Модернизация теплохода проекта Р33Б под класс Российского Речного Регистра 'М3,0 (лед 30)'

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Описание объекта модернизации

.1 Теплоход проекта Р33Б

.2 Выбор типа главного двигателя

.3 Техническая характеристика ДРРА 390/1000-2

1.3.1 Характеристики дизеля 6ЧН 21/21 и его применение в агрегате ДРРА 390/1000-2

2. Расчетная часть

.1 Проверочный расчет валопровода

2.1.1 Определение диаметра валопровода

.1.2 Проверочный расчет прочности гребного вала

.1.3 Проверочный расчет на критическую частоту вращения гребного вала

.1.4 Проверочный расчет вала на продольную устойчивость

2.2 Расчет систем судовой энергетической установки

2.2.1 Система топливная

.2.1.1 Назначение и описание топливной системы

.2.1.2 Расчет топливной системы

.2.2 Система масляная

.2.2.1 Назначение и описание масляной системы

.2.2.2 Расчет масляной системы

.2.3 Система охлаждения

.2.3.1 Назначение и описание системы охлаждения

.2.3 Система охлаждения

.2.3.1 Назначение и описание системы охлаждения

Список используемых источников

ВВЕДЕНИЕ

Снижение темпов строительства транспортного флота СССР во второй половине 80-х годов прошлого столетия и негативные экономические реалии в экономике последующего периода привели к тому, что флот, находящийся под контролем судовладельцев России и стран СНГ, продолжает катастрофически стареть.

Естественный путь выхода из этой ситуации: судостроение, но он практически не задействован, поэтому в настоящее время проводятся различные модернизации эксплуатирующихся судов.

В начале 90-х годов возник термин «реклассификация», который использовался для обозначения процесса перехода судов с более низким классом по району плавания на более высокий.

Необходимость транспортного обеспечения при освоении прибрежных районов Карского и Баренцева морей стало толчком для проведения работ по переоборудованию речных буксирных судов с целью повышения класса Российского Речного Регистра.

Кроме того, с целью повышения надежности судов при эксплуатации в бассейнах более высокого класса, а также для улучшения таких показателей как: топливная экономичность, безотказность, долговечность, ремонтопригодность, простота обслуживания, виброакустические характеристики, экологическая безопасность, желательно заменить главную судовую силовую установку на более современный аналог.

На судах проекта Р33Б в качестве главного двигателя использовался дизель-реверс-редукторный агрегат 6NVD26А-3 с редуктором MS-400 фирмы SKL поставляемый из бывшей ГДР, но в настоящее время эти агрегаты сняты с производства, а находящиеся в эксплуатации имеют большие наработки и требуют замены.

Целью дипломного проекта является модернизация теплохода проекта Р33Б под класс Российского Речного Регистра «М3,0(лед 30)».

Идея дипломного проекта заключается в проведении комплекса работ необходимых при модернизации теплохода, в частности рассмотрен вопрос замены главных двигателей, работ по усилению корпуса, обеспечении непотопляемости и безопасности членов экипажа.

В процессе выполнения дипломной работы применялось научно-техническое обобщение литературных источников, использовались методы теоретических основ расчета прочности корпусных конструкций, расчеты систем обслуживающих силовую установку.

Обоснованность и достоверность расчетов, выводов и рекомендаций подтверждаются применением рекомендованных методов расчетов и принятыми уровнями допущений на судостроительно-судоремонтных предприятиях и ремонтно-эксплуатационных базах Обь-Иртышского бассейна.

Дипломный проект состоит из введения, шести глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и приложений.

1. Описание объекта модернизации

1.1     Теплоход проекта Р33Б

Теплоходы проекта Р33Б - двухвальные буксиры и буксиры-толкачи с одноярусной надстройкой. Назначение: буксировка плотов, сухогрузных составов и наливных барж с нефтепродуктами всех классов. Класс Речного Регистра и район плавания: «Р» (лед), водные бассейны разряда «Р».

Рисунок 1.1 - Буксир проекта Р33Б

Суда проекта Р33 строились с 1966 года на нескольких судостроительных предприятиях. Всего построено около 200 судов. Существует несколько модификаций на первоначальной основе, различающиеся габаритами, мощностью, конструкцией рубки и другими параметрами. Часть судов оборудована для толкания. Несколько десятков судов в последние годы были переоборудованы для работы с выходом в море.

Суда имели серийное название «Плотовод», суда для работы на Верхнем Иртыше в Казахстане называли «БТМ», судам Ленского и Енисейского бассейна давали названия в честь местных рек.

Изначально суда проекта Р33 поставлялись в Северное, Печорское, Иртышское, Обское, Енисейское, Ленское пароходства и бассейновые службы.

В настоящее время суда данного проекта работают на таких реках: Печора, Северная Двина, Иртыш, Обь, Енисей, Лена, а также в Карском, Баренцевом и Белом морях.

Таблица 1.1

Основные характеристики буксира проекта Р33Б

Таблица 1.2

Энергетическая установка и движители

1.2     Выбор типа главного двигателя

Поскольку использовать буксир планируется в водных бассейнах класса «М», то увеличивать мощность главной судовой силовой установки нецелесообразно, так как после реклассификации вождение большегрузных составом данным буксиром не предусматривается.

Сравнительная характеристика дизелей, поставляемых в настоящее время на предприятия водного транспорта, приведена в таблице 1.3.

Таблица 1.3

Сравнительная характеристика дизелей

На гистограммах представлены зависимости основных технических показателей, рассматриваемых при выборе дизелей.

Рисунок 1.2 - Удельные расходы ГСМ

Рисунок 1.3 - Массово-габаритные показатели

Рисунок 1.4 - Основные показатели главной судовой энергетической установки

При анализе гистограмм можно сделать следующие выводы:

Агрегаты АО «Дальдизель» ДД103 на базе дизеля 8ЧНСП2А 18/22 имеют меньшую мощность. Длина агрегата на 388мм больше проектного дизель-редукторного агрегата, а этот факт повлечет за собой необходимость установки более длинной фундаментной рамы, что в условиях небольшого пространства машинного отделения не позволит выдержать необходимое минимальное значение ширины проходов.

Дизель-реверс-редукторный агрегат ДРА294/1800 на базе дизеля 6ЧНСП 12,6/15,5 поставляемый компанией «Ремдизель» имеет наибольшее предпочтение по эксплуатационным расходам (согласно паспортных значений у этих дизелей наименьший расход ГСМ), меньшие габаритные размеры и достаточная мощность, однако:

-   во первых, ввиду большого значения частоты вращения возникнет сложность при стыковке его с судовым валогенератором ЕССМ81-4Щ (потребуется изготовление новых деталей ременной передачи);

-          во вторых значение частоты вращения выходного фланца редуктора у этих агрегатов примерно 510об/мин, что на 176об/мин больше значения по проекту (334об/мин), и это приведет к необходимости проведения проверочного расчета валопровода, а также к расчету и изготовлению нового гребного винта.

-          в третьих моторесурс данного двигателя более чем в два раза ниже, чем у всех приведенных дизель-реверс-редукторных агрегатов.

Следовательно, наиболее оптимальным будет дизель-реверс-редукторный агрегат ДРРА 390/1000-2 на базе двигателя 6ЧНСП 21/21 завода ОАО «Волжский дизель им. Маминых».

Дизель редукторный агрегат такие же присоединительные размеры как и заменяемый ДРРА, в связи, с чем существующий фундамент сохраняется.

При установке ДРРА 390/1000-2 требуемая Правилами Российского Речного Регистра ширина прохода в машинном отделении сохраняется.

Агрегат выгодно отличается от агрегата фирмы SKL, тем, что все оборудование установлено на общей раме, и он имеет замкнутые системы смазки и охлаждения, т. е. 100% готовность к работе. Весь монтаж заключается в установке агрегата на дизельную раму судна без ее доработки и в подводе, отводе забортной воды для системы охлаждения.

Кроме того, мощность, частота вращения и передаточное отношение РРП одинаковы у обоих дизелей, поэтому частота вращения гребного вала не меняется, то есть, валопровод в целом и гребные винты сохраняются без изменений.

1.3     Техническая характеристика ДРРА 390/1000-2

Рисунок 1.5 - Общий вид ДРРА 390/1000-2

По условиям эксплуатации дизель-реверс-редукторный агрегат соответствует климатическому исполнению У категории размещения 3 по ГОСТ 15150

Таблица 1.4

Основные параметры и характеристики агрегата ДРРА 390/1000-2

Конструктивно агрегат представляет собой смонтированные на общей раме дизель, реверс-редуктор, соединенные между собой упругой муфтой.

Перед дизелем на подставках установлены корпус фильтроэлементов тонкой очистки масла, охладитель масла и воды замкнутого контура охлаждения дизеля.

На охладителе масла имеются терморегуляторы для автоматического поддержания температуры масла в системе смазки и воды в контуре охлаждения дизеля.

Маслопрокачной агрегат, охладитель масла, корпус фильтроэлементов масла, терморегуляторы связаны между собой и дизелем трубопроводами масла и воды.

На агрегате предусмотрен отбор мощности до 20кВт для привода генератора переменного тока или насоса рулевой машины, для чего на переднем торце коленчатого вала дизеля установлен шкив.

Документация на ДРРА 390/1000-2 согласована с Российским Речным Регистром. Изготовление агрегатов производится под надзором Российского Речного Регистра по ТУ 3123-001-00210944-99, одобренным Российским Речным Регистром.

.3.1 Характеристики дизеля 6ЧН 21/21 и его применение в агрегате ДРРА 390/1000-2

Тип дизеля - четырехтактный с рядным расположением цилиндров, непосредственным впрыском топлива, жидкостного охлаждения с газотурбинным наддувом и промежуточным охлаждением наддувочного воздуха

Дизель 6ЧН 21/21 был создан в 1968-70 г. совместно с Центральным научно-исследовательским дизельным институтом (ЦНИДИ) как промышленный дизель многоцелевого назначения для силовых агрегатов буровых установок, маневровых тепловозов, стационарных и передвижных электростанций.

Конструктивные особенности дизеля:

1. Коленчатый вал - из высоколегированной стали с повышенными требованиями к качеству металла. Шейки вала азотированы, суперфиниш после азотации.

2.       Шатун - из высоколегированной стали с полировкой и дробенаклепом для увеличения усталостной прочности.

.        На дизеле 6ЧН 21/21 поршень алюминиевый с наплавкой под первое поршневое кольцо; охлаждаемый, овально-бочкообразный с антизадирным покрытием боковой поверхности.

.        Вкладыши подшипников коленчатого вала - взаимозаменяемые из сталебронзовой ленты изготавливаются методом штамповки, имеют трехкомпонентное рабочее покрытие на подслое никеля, в процессе изготовления проходят ультразвуковой, цветной и рентгеноконтроль качества.

.        Поршневые кольца фирмы «Гетце Верке»

.        Клапана - высокопрочная наплавка на посадочной кромке и торце.

.        Блок-картер - литой, чугунный с втулками цилиндров «мокрого» типа, отливаются из специального чугуна центробежным методом обеспечивающим стабильность механических свойств, для повышения износостойкости на рабочую поверхность наносится специальный микрорельеф.

.        Крышки цилиндров - литые из специального легированного чугуна, со вставными седлами клапанов.

.        Выхлопной коллектор - литой, алюминиевый, охлаждаемый с жаропрочной вставкой.

10. Шестерни приводов - из высококачественной стали с цементацией рабочих поверхностей зубьев.

Управление дизелем осуществляется с выносного пульта, поставляемого комплектно с агрегатом.

Характерной особенностью дизелей 6ЧН 21/21 является простота конструкции при высоких технико-экономических показателях. Прогрессивные решения, заложенные при создании двигателей, позволяют постоянно усовершенствовать их конструкцию для удовлетворения растущих запросов потребителей. Удачное отношение диаметра поршня к его ходу позволяет двигателю работать в широком диапазоне номинальных частот вращения и нагрузок без ухудшения параметров.

Двигатели обеспечивают высокую топливную экономичность без применения сложных устройств и находятся по этому показателю на уровне мировых образцов. Требовательность двигателей к качеству смазочного масла ниже, чем у аналогов, что снижает эксплуатационные затраты.

Высокие запасы прочности, заложенные в конструкции двигателей при правильной эксплуатации, позволяют превосходить расчетные ресурсы до капитального ремонта.

Удачная плотная компоновка двигателей позволяет использовать их в самых различных установках и агрегатировать с широким набором механизмов, что делает двигатели универсальными в применении.

В отличии от большинства своих конкурентов, двигатели имеют высокую ремонтопригодность, что намного продляет срок службы двигателя.

Благодаря высокой точности изготовления, все базовые детали и узлы двигателей взаимозаменяемы, что делает возможным ремонт в условиях эксплуатации.

Двигатели просты и удобны в эксплуатации и обслуживании, позволяют производить переборку как в замкнутых объемах тепловоза, блок-контейнера, машинного отделения судна так и в полевых условиях на буровых установках.

2. Расчетная часть

1.4     Проверочный расчет валопровода

.1.1 Определение диаметра валопровода

Диаметр промежуточного, упорного или гребного вала, должен быть не менее определяемого по формуле:

 (2.1)

где  - временное сопротивление материала вала;

 - коэффициент для промежуточных валов со шпоночными муфтами;

 - коэффициент усиления для судов, плавающих в битом льду;

 - расчетная мощность, передаваемая валом;

 - расчетная частота вращения;

 - диаметр осевого отверстия вала;

 - действительный диаметр вала.

Поскольку полученное значение меньше фактического диаметра гребного вала теплохода проекта Р33Б, принимаем в дальнейших расчетах диаметры гребных валов равными 130 мм.

.1.2 Проверочный расчет прочности гребного вала

Проверочный расчет гребного вала проводят для участка между опорами в дейдвудной трубе и консоли, на которой навешан гребной винт. Усилие от массы гребного винта  рассматривается как сосредоточенная нагрузка, приложенная в центре консоли.

Напряжение кручения:

 (2.2)

где  - диаметр гребного вала.

Рисунок 2.1 - Расчетная схема для проверочного расчета статической прочности гребного вала

Напряжение изгиба от массы винта и консольной части вала:

 (2.3)

где  - сосредоточенная нагрузка от массы гребного винта, кН;

 - расстояние от опоры А до сосредоточенной нагрузки ;

 - длина консольной части;

 - распределенная нагрузка от собственной массы вала, кН/м;

(2.4)

Наибольшее нормальное напряжение в гребном валу:

(2.5)

(2.6)

где  - упор гребного винта, создаваемый при номинальном режиме работы.

(2.7)

где  - скорость хода судна;

 - КПД линии валопровода и движителя.

Общее расчетное напряжение:

(2.8)

Запас прочности относительно предела текучести материала вала и общего расчетного напряжения выражается отношением:

(2.9)

.1.3 Проверочный расчет на критическую частоту вращения гребного вала

Критическая частота вращения гребного вала при поперечных колебаниях определяется по приближенному методу Бринелля.

Валопровод заменяют двухопорной балкой с одним свешивающимся концом. Гребной винт расположен на консоли на расстоянии  от центра опоры  в подшипнике кронштейна. Остальная часть вала до опоры , в дейдвудной трубе, имеет длину .

Предполагают, что каждый из пролетов  и  балки несет равномерно распределенную нагрузку, но с разными интенсивностями  и , при этом , что соответствует действительности.

Рисунок 2.2 - Расчетная схема для проверочного расчета критической частоты вращения при поперечных колебаниях вала: А - подшипник кронштейна; В - подшипник дейдвуда

Критическая частота гребного вала вычисляется по формуле:

(2.10)

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

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

 - равномерно распределенная нагрузка на этих участках гребного вала от массы самого вала и гребного винта, кН/м;

 - модуль упругости стали;

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

Нагрузка от массы вала, отнесенная к одному метру длины:

(2.11)

Нагрузка  представляет суммарную равномерно распределенную нагрузку от массы гребного винта и гребного вала на участке :

(2.12)

где  - нагрузка от массы гребного винта, .

Нагрузка от массы гребного винта может быть определена по формуле:

(2.13)

где - диаметр гребного винта;

 - дисковое отношение винта.

Экваториальный момент инерции сечения вала относительно его оси:

(2.14)

Критическая частота вращения гребного вала должна быть значительно больше номинального значения, при этом необходимый запас должен составлять не менее 20%:

(2.15)

.1.4 Проверочный расчет вала на продольную устойчивость

Проверку вала на продольную устойчивость производят при больших длинах пролетов между опорами и малом поперечном сечении вала. Она заключается в нахождении критической силы или критического напряжения, и оценке запаса устойчивости. Необходимость проверки вала на продольную устойчивость устанавливается в зависимости от гибкости вала:

(2.16)

где  - полная длина гребного вала, ;

 - радиус инерции сечения гребного вала, .

(2.17)

Если , то вал нужно проверить на продольную устойчивость по выражению:

(2.18)

Рисунок 2.3 - Схема для проверочного расчета продольной устойчивости гребного вала

Критическая осевая сила:

(2.19)

теплоход двигатель корпусной силовой

Таблица 2.1

Результаты расчета валопровода

.2 Расчет систем судовой энергетической установки

.2.1 Система топливная

.2.1.1 Назначение и описание топливной системы

Система предназначена для приема и хранения топлива на судне и подачи его к потребителям.

Трубопроводы, механизмы и оборудование системы обеспечивают:

-   прием дизельного топлива в отсеки основного и дополнительного запаса топлива закрытым способом с обоих бортов;

-          заполнение расходной цистерны дежурно-топливным насосом Ш5-25-3,6/4-8 или ручным насосом НР-0,25/30;

-          подачу топлива из расходной цистерны дизельного топлива или из цистерны запасного топлива через фильтр грубой очистки топлива к главным двигателям через мерные бачки или минуя их;

-          подачу топлива из расходной цистерны дизельного топлива к дизель-генератору;

-          подачу топлива к относительному котлу из цистерны расходного топлива или из цистерны запасного топлива через фильтры главных двигателей и фильтр, поставляемый с котлом;

-          сбор утечного топлива от главных двигателей и от поддона отсека основного запаса топлива и цистерну утечного топлива;

-          откачку утечного топлива из цистерны утечного топлива и зачистку основного и вспомогательного отсеков на берег на оба борта;

-          выдачу топлива на берег из цистерны запасного и расходного топлива на оба борта;

-          вентиляцию цистерн в атмосферу через головки с пламяпрерывающими сетками и поплавками.

Материал трубопровода - сталь.

Арматура - латунная и стальная.

В топливную систему входят следующие механизмы и оборудование:

-   Насос дежурно-топливный Ш5-25-3,6/4. Производительность насоса: 3,6 м³/час. Работа насоса автоматизирована. Пуск и остановка производится от датчиков минимального и максимального уровня в расходной цистерне. Кроме того, предусмотрена возможность ручного пуска и остановки.

-          Насос ручной топливный марки НР-0,25/30. Производительность насоса: 0,12÷1,2м³/час.

-          Отсек основного запаса дизельного топлива. Прием топлива производится закрытым способом, через наливные втулки Ду50, расположенные по обоим бортам.

-          Контроль за уровнем топлива в цистерне производится футштоками с главной палубы, для чего цистерна по обоим бортам оборудована измерительными втулками Ду25. Кроме того, цистерна оборудована: воздушными трубами Ду100 с головками с пламяпрерывающим сетками и поплавками, расходным поплавковым устройством с быстрозапорным клапаном, привод которого выведен на крышу надстройки, зачистной трубой с клапаном, горловинами для осмотра и очистки цистерны, и необходимой арматурой.

-          Отсеки дополнительного запаса топлива - 2шт. Отсеки оборудованы измерительными втулками, воздушными и зачистными трубами, горловинами для осмотра и очистки. Заполнение топливом бортовых отсеков осуществляется самотеком по трубам, через клинкетные задвижки.

-          Цистерна расходного топлива выгорожена в корпусе, в объеме цистерны основного запаса топлива и оборудована двумя расходными клапанами с приводами, выведенными на крышу надстройки, самозапорным клапаном, указательной колонкой, горловиной для осмотра и очистки, сигнализаторами уровня, штуцерами для подвода топлива от форсунок и насосов главных двигателей и заполнения цистерны, воздушно-переливными отверстиями, соединяющими цистерну с отсеком основного запаса топлива.

-          Цистерна утечного топлива. Цистерна вкладная емкостью 50л оборудована: невозвратно-запорным клапаном для откачки топлива, вентиляционным гуськом с головкой, имеющей пламяпрерывающую сетку, футштоком, горловиной и штуцерами для присоединения труб утечного топлива от главных двигателей и поддона.

-          Мерные бачки емк. 5л установлены для замера расхода топлива, поступающего к главному двигателям. Соответствующими переключениями трехходовых кранов с Т-пробками, установленных на мерных бачках, обеспечивается: заполнение мерных бачков с одномерной подачей топлива к главным двигателям; подвод топлива к главным двигателям только через мерные бачки; подвод топлива к двигателям помимо мерных бачков.

-          Сдвоенный фильтр топлива главных двигателей.

-          Сдвоенный фильтр топлива дизель - генератора .

Положение запорных органов арматуры в основных режимах работы системы дано на схеме (см. черт. 180103ДП-13 18.00.03 Г3).

.2.1.2 Расчет топливной системы

Объем расходной цистерны подсчитывается из расчета обеспечения работы главного двигателя на номинальном режиме в течение 8 часов:

 (2.20)

где  - коэффициент, учитывающий мертвый запас топлива;

 - удельный расход топлива;

 - номинальная мощность двигателя;

 - число главных двигателей;

 - плотность топлива.

Объем сточной цистерны грязного топлива составляет 50÷100л на каждые 1000кВт мощности главного двигателя:

 (2.21)

Емкость запасных цистерн:

(2.22)

где  - запас топлива.

Объем расходных цистерн вспомогательного двигателя берется из расчета обеспечения их работы не менее 4 часов:

(2.23)

где  - число вспомогательных двигателей;

 - номинальная мощность вспомогательного двигателя;

 - удельный расход топлива.

Объем расходной цистерны автономного котла:

(2.24)

где  - количество автономных котлов;

 - расход топлива котла, .

Производительность топливоподкачивающего насоса (дежурного) выбирается из условия заполнения расходной цистерны в течение 20…30мин

(2.25)

Производительность резервного ручного насоса выбирается из условия заполнения расходной цистерны в течение 1ч:

(2.26)

Производительность сепаратора определяется из условия суточной потребности топлива на 8ч:

(2.27)

Мощность насоса:

(2.28)

где  - КПД насоса;

 - напор в магистрали.

Заключение. Изменения в топливной системе теплохода касаются подвода и отвода топлива от двигателей. При этом существующие подводы демонтируются, и заменяются новыми трубопроводами подвода топлива, отвода отсечного топлива от ТНВД в бак отсечного топлива, отвода топлива от поддонов в существующую цистерну утечного топлива.

2.2.2 Система масляная

.2.2.1 Назначение и описание масляной системы

Система предназначена для: приема смазочного масла в цистерну запасного масла, его хранения, подачи масла к механизмам, предпусковой прокачки главных двигателей, сбора отработанного масла и выдачи его на берег.

Трубопроводы, механизмы и оборудование системы обеспечивают:

-   прием чистого масла в цистерну запасного масла через палубную втулку ЛБ закрытым способом;

-          прием с берега и перекачку масла в цистерну запасного масла судовым насосом через наливную втулку ПрБ;

-          заполнение маслом картеров главных двигателей, редукторов и дизель-генератора самотеком (при достаточном уровне масла в запасной цистерне), электроприводным насосом и ручным насосом;

-          выдачу чистого масла на берег из запасной цистерны электроприводным или ручным насосом через клапаны;

-          откачку масла ручным насосом из картеров редукторов в цистерну отработанного масла или на берег через клапаны;

-          слив масла из картера дизель-генератора в цистерну отработанного масла;

-          выдачу масла на оба борта из цистерны отработанного масла судовым насосом;

-          слив масла из картеров главных двигателей в цистерну отработанного масла.

Схема масляной системы теплохода проекта Р33Б приведена в приложении (см. черт. 180103ДП-13 18.00.04 Г3).

.2.2.2 Расчет масляной системы

Производительность нагнетательного масляного насоса:

(2.29)

где  - коэффициент запаса подачи;

 - количество теплоты, отбираемое маслом от трущихся пар двигателя, ;

=2,02  - теплоемкость масла;

 - плотность масла;

 - температура масла за двигателем, ;

 - температура масла перед двигателем, .

(2.30)

где  - доля тепла, отводимая маслом от всего количества теплоты, выделяемой при сгорании топлива в цилиндрах двигателя;

 - удельная теплота сгорания топлива;

 - удельный расход топлива;

 - номинальная мощность двигателя.

Производительность откачивающего насоса должна быть на 25÷30% больше подачи нагнетательного насоса для осушения картера двигателя:

(2.31)

Емкость маслосборной цистерны:

(2.32)

где  - коэффициент, учитывающий мертвый запаса топлива и увеличение объема масла при его нагреве;

 - кратность циркуляции масла.

Объем сточной цистерны отработавшего масла:

(2.33)

где = 1,0 - число смен масла за период автономного плавания.

Объем расходной цистерны:

(2.34)

Объем запасной цистерны:

где  - запас масла.

Поверхность охлаждения масляного холодильника:

(2.36)

где  - коэффициент теплопередачи от масла к стенкам трубок холодильника;

 - средняя температура масла и воды, .

(2.37)

где  - температура забортной воды перед холодильником;

 - температура забортной воды за холодильником.

Производительность насоса забортной воды для прокачки масляного холодильника:

(2.38)

где  - коэффициент запаса подачи воды;

 - теплоемкость пресной речной воды;

 - плотность речной воды.

Производительность масляного сепаратора:

(2.39)

где  - кратность очистки масла;

 - время работы сепаратора в сутки.

Заключение: в связи с заменой главных двигателей демонтируются отдельно стоящие масляные холодильники, фильтра, маслопрокачивающие насосы и трубопроводы к ним, т.к. на вновь устанавливаемых главных двигателях маслопрокачивающие насосы и холодильники расположены непосредственно на двигателях.

.2.3 Система охлаждения

.2.3.1 Назначение и описание системы охлаждения

Система водяного охлаждения включает в себя трубопровод забортной воды и трубопровод замкнутой системы охлаждения.

Трубопровод заборной воды предназначен для приема воды из-за борта и подачи ее:

-   в водомасляные и водоводяные и холодильники главных двигателей;

-          в водомасляные холодильники РРП;

-          в водомасляный и водоводяной холодильники дизель - генератора;

-          на прокачку дейдвудных подшипников;

-          на охлаждение электрокомпрессоров.

В систему забортной воды входит следующее оборудование и механизмы:

-   ящик забортной воды: 1шт. Ящик забортной воды оборудованной захлопкой с приводом, отбойным листом, решетками, горловиной для чистки и осмотра, воздушной трубой и необходимой арматурой;

-          кингстонный ящик: 1шт. Кингстонный ящик оборудован захлопкой с приводом, горловинами для чистки воздушной и промывочной (от пожарной системы) и необходимой арматурой;

-          Фильтры глубокой очистки: 5шт. Фильтры оборудованы съемными крышками, сетчатыми стаканами, спускными пробками;

-          насосы заборной воды на двигателях;

-          водоводяные и водомасляные холодильники двигателей и РРП.

Заборная вода из кингстонного ящика левого борта или ящика заборной воды правого борта, соединенных между собой перемычкой Ду125, через фильтры грубой очистки подводится к насосам наборной воды двигателей.

На магистралях, подводящих воду к насосам главных двигателей, установлены по два сетчатых фильтра грубой очистки, что позволяет соответствующим переключателем трехходовых кранов с Т-пробками производить чистку фильтров при работающих двигателях.

От насосов набортной воды главных двигателей вода подается сначала в водомасляные, а затем в водоводяные холодильники главных двигателей и РРП.

На выходе из главных двигателей часть воды отводится через невозвратно-запорные клапаны за борт, а часть подается на прокачку дейдвудных подшипников, на охлаждение компрессоров КВД-Г.

Для ускорения прогрева двигателей после длительной стоянки в холодное время года предусмотрена возможность перепуска части воды, выходящей из двигателя непосредственно на всасывающую магистраль насоса забортной воды.

При образовании шуги часть заборной воды отводимой от главных двигателей в обычных условиях на борт, может быть отведена в ящик заборной воды.

Резервным средством охлаждения электрокомпрессоров КВД-Г является подача воды от системы водоснабжения.

Трубопровод замкнутой системы охлаждения предназначен для прокачки замкнутых контуров охлаждения питьевой водой с целью поддерживания определенной температуры двигателей, а также для прогрева двигателей перед пуском от системы водяного отопления в холодное время года.

В систему замкнутого контура охлаждения входит следующее оборудование и механизмы:

-   Расширительные бачки главных двигателей емкостью 25л - 2шт. Бачки предназначены для пополнения водой внутренних контуров главных двигателей и оборудованы водоуказательными колонками, реле уровня ДРУ-1, подающими в ходовую рубку сигнал о снижении уровня воды в бачке более, чем на одну треть, воздушными трубами и необходимой арматурой.

-          Насосы замкнутых контуров системы охлаждения на двигателях. При выходе из строя насоса замкнутого контура главного двигателя конструкцией двигателя предусмотрена возможность перехода на одноконтурную систему охлаждения двигателя заборной водой, для чего необходимо переключить арматуру на двигателе.

Схема системы охлаждения теплохода проекта Р33Б приведена в приложении (см. черт. 180103ДП-13 18.00.05 Г3).

.2.3.2 Расчет системы охлаждения

Подача насоса внутреннего контура определяется по формуле:

 (2.40)

где  - коэффициент запаса подачи воды;

 - теплоемкость пресной речной воды;

 - плотность речной воды;

 - разность температур воды на выходе из дизеля и на входе;

 - количество теплоты, отбираемое водой внутреннего контура от охлаждаемых деталей двигателя, .

 (2.41)

где  - доля тепла, отводимая водой от всего количества теплоты, выделяемой при сгорании топлива в цилиндрах двигателя;

Подача насоса забортной воды, прокачиваемой через холодильник для охлаждения воды внутреннего контура, определяется по аналогичному выражению, что и подача насоса внутреннего контура:

(2.42)

Часто для прокачки забортной водой масляного и водяного холодильников используют один насос, тогда его подача определяется по формуле:

(2.43)

Емкость расширительного бака по опытным данным составляет 100…150л на каждые 1000 кВт мощности:

(2.44)

Заключение: Подвод забортной воды, по рекомендуемой техническими условиями схеме, должен производиться по трубопроводу Ду70.Так как на судне существует трубопровод Ду50, то фильтры забортной воды и 3-х ходовые краны демонтируются и заменяются на Ду80. Трубопроводы к дизелю и от него дополняются вставками и соединяются с существующими.

Расширительный бачок сохраняется. Трубки пополнения системы внутреннего контура и пароотвода выполняются заново. Вновь подсоединяются к системе охладители масла РРП, трубопровод от системы отопления (для прогрева дизеля перед пуском в холодное время) и аварийное охлаждение от пожарной магистрали.

.2.4 Система сжатого воздуха

.2.4.1 Назначение и описание системы сжатого воздуха

Система предназначена для заполнения баллонов сжатым воздухом от компрессоров КВД-Г. От баллонов предусмотрена подача сжатого воздуха на пуск главных двигателей, к тифону в ходовой рубке, к заслонкам утилизационных котлов, к пневмоцистернам, на хозяйственные нужды и к станции «Озон-0,1».

Трубопровод системы выполнен таким образом, что два баллона емкостью 100л и 40л из четырех подают воздух давлением 30кгс/см² только на пуск главных двигателей, а из двух других воздух подается ко всем остальным потребителям, включая и главные двигатели.

На расходном трубопроводе от баллонов к остальным потребителям установлено два редукционных клапана. Один клапан должен быть отрегулирован на снижение давлении с 50 кгс/см² до 55кгс/см²; воздух под давлением 6кгс/см² поступает в ходовую рубку к тифону и на управление заслонками утилизационных котлов.

Второй клапан должен быть отрегулирован на снижение давления с 30 кгс/см² до 4 кгс/см²; воздух под давлением 4 кгс/см² подается к пневмоцистернам и на хозяйственные нужды.

В систему сжатого воздуха входят следующие механизмы и оборудование:

-   два электрокомпрессора КВД-Г производительностью 10м³/час свободного воздуха. Автоматическая работа компрессора обеспечивается двумя парами реле давления Г62-2Г, установленными на закачном трубопроводе и работающими от импульсов давления воздуха в баллонах. Включение одного компрессора предусмотрено при падении давления до 20кгс/см², включение второго компрессора - при падении давления до 18кгс/см²,выключение обоих компрессоров при 30кгс/см². Один компрессор является рабочим, а другой - резервным. В целях выработки одинакового моторесурса предусмотрена возможность поочередного вывода в резерв обоих компрессоров. Пуск и остановка компрессоров может производиться дистанционно из рулевой рубки, вручную или автоматически из М.О.

-          Баллон сжатого воздуха. Два баллона сжатого воздуха емкостью 100л каждый; два баллона сжатого воздуха емкостью 40л каждый с рабочим давлением 30кгс/см². Контроль за давление воздуха в баллонах осуществляется при помощи манометров, поставляемых с баллонами. Контроль за давлением воздуха в системе осуществляется в МО с помощью электрических манометров, установленных на переборке 37шп и по манометрам, установленным на редукционных клапанах, в ходовой рубке - по приборам, получающим питание от электроманометров на переборке 37шп.

При нормальном режиме работы системы запорная арматура на баллонах перед редукционными и электромагнитными клапанами, на приемной и расходной магистралях должна находиться в открытом положении.

В закрытом положении находится запорная арматура клапанов продувания баллонов, арматура, установленная на пневмоцистернах и на хозяйственные нужды.

.2.4.2 Расчет системы сжатого воздуха

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

 (2.45)

где  - удельный расход воздуха для пуска холодных двигателей, приходящийся на  объема цилиндра;

 - удельный расход воздуха для пуска горячего двигателя;

 - число пусков и реверсов,

 - суммарный объем цилиндров двигателя;

 - число двигателей.

Суммарный объем пусковых баллонов:

 (2.46)

где  - давление атмосферного воздуха;

 - начальное пусковое давление воздуха;

 - минимальное пусковое давление воздуха.

Производительность компрессора:

(2.47)

где  - время заполнения баллонов.

Объем тифонного баллона определяется из условия подачи сигналов в течение 10 мин без его подкачки:

(2.48)

где  - коэффициент насыщения сигналами;

 - время сигнала;

 - начальное давление воздуха в баллоне;

 - конечное давление, при котором возможна подача сигнала;

 - расход свободного воздуха тифоном.

Заключение: Установленное на судна оборудование системы сжатого воздуха удовлетворяет новым условиям работы, и, следовательно, остается без изменений, за исключением подвода сжатого воздуха непосредственно к главным двигателям.

.2.5 Система газовыпуска

.2.5.1 Назначение и описание системы газовыпуска

При переоборудовании теплохода проекта Р33Б, в соответствии с требованиями РРР была изменена трасса выхлопного трубопровода главных двигателей и дизель-генератора, установлены искрогасители «сухого» типа и две фальштрубы.

В фальштубу левого борта выведен трубопровод дизель-генератора и левого главного двигателя, в фальштрубу правого борта только трубопровод правого главного двигателя.

На выхлопных трубопроводах главных двигателей установлены автоматизированные утилизационные котлы. На выхлопном трубопроводе вспомогательного дизеля установлены поршневые конденсаторы и глушитель.

Для разгрузки главных двигателей от веса трубопроводов и усилий от теплового расширения, а такие для виброизоляции корпуса судна выхлопные трубопроводы оборудованы сильфонными компенсаторами.

Трубопроводы главных двигателей до утилькотлов и весь трубопровод дизель-генератора выполнен из углеродистой стали и изолированы совелитом.

Система искрогашения котлоагрегата предназначена для гашения искр в дымоходе отопительного котла при буксировке нефтеналивных судов и при других аналогичных условиях работы буксира.

Для гашения искр на дымоходе отопительного котла установлен искрогаситель, орошаемый водой, подаваемой от системы водоснабжения.

От искрогасителя вода отводится за борт через бачок сигнализации, контролирующий наличие воды в системе.

В случае выхода из строя насоса системы водоснабжения, автоматики насоса или других причин, могущих привести к исчезновению воды в системе искрогашения, вмонтированное в бачок сигнализации реле давления СДК-60 подает сигнал в ходовую рубку о прекращении поступления воды к искрогасителю.

На отводящем трубопроводе установлен смотровой фонарь с подсветкой, позволяющий контролировать подачу воды к искрогасителю при выходе из строя бачка сигнализации.

.2.5.2 Расчет газовыпускной системы

Таблица 2.2

Данные для расчета системы газовыпуска главного двигателя

Объём продуктов сгорания 1кг топлива, приведённый к средней температуре и давлению выхлопных газов:

(2.49)

где  - переводной коэффициент;

 - средняя температура выхлопных газов;

 - среднее давление выхлопных газов.

(2.50)

Расход топлива:

(2.51)

Объёмный расход выхлопных газов:

(2.52)

Средняя скорость выхлопных газов:

(2.53)

Удельный вес выпускных газов:

(2.54)

Коэффициенты местных сопротивлений:

 - потери в компенсаторе.

 - потери на выход газов в атмосферу.

Сумма потерь напора от местных сопротивлений:

(2.55)

Потери напора на трение:

(2.56)

где  - коэффициент сопротивления трения;

 - относительная шероховатость стенок труб;

 - число Рейнольдса;

 - принятая в расчете средняя шероховатость стенок труб.

Сопротивление трубной части системы газовыхлопа:

(2.57)

Сопротивление искрогасителя:

Сопротивление газовыпускной системы:

(2.58)

Что ниже допустимого сопротивления в газовыпускной системе главного двигателя при номинальной мощности:

Принимаем к установке на судно для каждого искрогасителя по одному углекислотному огнетушителю ОУ-5. Заряд углекислоты в каждом огнетушителе составляет 3,5кг. Подача углекислоты осуществляется дистанционно, при открытии клапана в рулевой рубке. Сами огнетушители размещаются в выгородке за надстройкой в районе 26÷27 шпангоута.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.   Пахомов, Ю.А. Судовые энерге

2.       Энергетические установки с двигателями внутреннего сгорания [Текст] / Ю.А. Пахомов. - М.: ТрансЛит, 2007. - 528 с.

.        Справочник судового механика [Текст]: в 2т./ под общ. ред. кан. техн. наук Л.Л. Грицая. - М.: Транспорт, 1973. - 2 т.

.        Возницкий, И.В. Судовые двигатели внутреннего сгорания [Текст]: в 2 т./ И.В. Возницкий. - М.: Моркнига, 2008. - 2 т.

.        Возницкий, И.В. Судовые двигатели внутреннего сгорания [Текст] / И.В. Возницкий. - С-П.: КСИ, 2003. - 137 с.

.        Леонтьевский, С.Е. Справочник механика и моториста теплохода [Текст] / С.Е. Леонтьевский. - М.: Транспорт, 1981. - 352с.

.        Мельничук, В.А. Методические указания по выполнению экономического обоснования дипломных проектов [Текст]: методич. пособие / В.А. Мельничук. - Омск: НГАВТ ОФ, 2003. - 28с.

.        Конкс Г.А. Мировое судовое дизелестроение. Концепции конструирования, анализ международного опыта [Текст]: учеб. пособие / Г.А. Конкс, В.А. Лашко. - М. Машиностроение, 2005. - 512с.

.        Давыдов, В.В. Учебный справочник по прочности судов внутреннего плавания. [Текст] - М.: Транспорт , 1958. - 132с.

.        Топливные системы и экономичность дизелей [Текст] / И.В. Астахов [и др.]. - М.: Машиностроение, - 1990. - 228 с.

.        Голубков Л.Н. Топливные насосы высокого давления распределительного типа [Текст]: учеб. пособие / Л.Н. Голубков, А.А. Савастенко, М.В. Эммиль - 7-е изд. - М.: Легион-Автодата, 2005. - 192 с.

.        Грехов Л.В. Топливная аппаратура и системы управления дизелей [Текст]: учебник для вузов / Л.В. Грехов, Н.А. Иващенко, В.А. Марков. - М.: Легион-Автодата, 2004. - 344 с.

.        Кутовой В.А. Впрыск топлива в дизелях [Текст] / В.А. Кутовой. - М.: Машиностроение, 1981. - 119 с.

.        Русинов Р.В. Конструкция и расчет дизельной топливной аппаратуры [Текст] / Р.В. Русинов. - М. - Л.: Машиностроение, 1965. - 148 с.

.        Миклюс А.Г. Судовые двигатели внутреннего сгорания [Текст] / А.Г. Миклюс, Н.Г. Чернявская, С.П. Червяков. - 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1986. - 360 с.

.        Системы управления дизельными двигателями [Текст] / Перевод с немецкого. Первое русское издание - М. КЖИ «За рулем», 2004. - 480 с.

.        Дипломное проектирование на технических специальностях вузов [Текст]: учеб. пособие / А.М. Журовский [и др.]. - Омск, 2005. - 222 с.

.        Технология машиностроения [Текст]: в 2 т. учеб. пособ. для вузов/ Э.Л. Жуков [и др.]. - М.: Высшая школа, 2005 - 2 т.

.        Базров Б.М. Основы технологии машиностроения [Текст]: учебник для вузов / Б.М. Базров. - М.: Машиностроение, 2005. - 736 с.

.        Трудовой кодекс Российской Федерации - М.: ООО «Витрем», 2002

21.     Common Rail - 21 век дизельных двигателей [Электронный ресурс] // ALEX DIESEL

.        Система впрыска Common Rail [Электронный ресурс] // SYSTEMSAUTO.RU.

.        Заборщиков В. Common Rail. Дизельная сказка [Электронный ресурс] / В. Заборщиков // 5 Колесо. - 2011.