Выбор вспомогательных механизмов для комплектации судна

Правильный подбор вспомогательного оборудования и эффективная комплектация судов крайне важны. Ошибки на этом этапе могут привести к серьёзным сбоям, увеличению эксплуатационных расходов и даже к аварийным ситуациям. В данном материале мы подробно рассмотрим вспомогательные механизмы судов, их ключевые аспекты и критерии выбора. Мы уделим внимание подбору насосов для различных судовых систем, особенностям выбора водоопреснительных установок и аппаратов системы кондиционирования воды, специфике определения оптимальных механизмов якорного и швартовно-буксирного устройства, а также принципам выбора эффективной Рулевые машины – классификация и особенности эксплуатации на морских судахрулевой машины. Понимание этих процессов является фундаментальным для создания надёжного и функционального судна, готового к любым вызовам морских просторов.

При проектировании судна выбор вспомогательных механизмов представляет собой сложную задачу, требующую тщательной технико-экономической проработки. Учитывать необходимо различные факторы и в первую очередь следующие показатели:

• тип и назначение судна;
• размерения судна и его характеристику снабжения, вычисляемую по формулам Регистра РФ;
• тип главных двигателей и род потребляемого топлива;
• тип источников энергии на судне и возможные схемы ее трансформации и т. п.

Комплектация судна вспомогательными механизмами, как правило, подразумевает стремление применять максимальное количество однотипных приводных двигателей (одного рода тока и напряжения), чтобы упростить их обслуживание. Судовые насосы следует комплектовать с учетом их взаимозаменяемости. Палубные механизмы выбирают с учетом использования их для дублирования некоторых операций, выполняемых другими механизмами; например, турачки грузовых лебедок могут использоваться при Управление судами при швартовых операцияхшвартовных операциях, судовые краны и стрелы могут быть применены для открывания крышек люковых закрытий и т. д.

Рассмотрим методику выбора вспомогательных механизмов для сухогрузного судна, имеющего следующие характеристики:

• массовое водоизмещение при осадке по летнюю грузовую ватерлинию ∆ = 19 000 т;
• длина L = 134,0 м;
• ширина B = 20,6 м;
• осадка T = 9,0 м;
• условная высота от летней грузовой ватерлинии до верхней кромки настила палубы у борта самой высокой рубки, имеющей ширину более чем 0,25B, h = 11,5 м;
• высота борта до палубы переборок H = 13,1 м;
• площадь парусности в пределах длины судна L, считая от летней грузовой ватерлинии, A = 1 134,7 м²;
• скорость на переднем ходу v = 14,2 уз.

Выбор насосов судовых систем

Выбор насосов для судна, обслуживающих общесудовые системы, начинается с расчета внутренних диаметров труб по Правилам классификации и постройки морских судов Регистра РФ. Полученные в результате расчетов диаметры труб в сочетании с допустимыми Правилами скоростями жидкости в приемной магистрали позволяют определить производительность насосов, а также выбрать их тип и количество.

Развиваемый напор должен быть достаточным не только для подъема жидкости на заданную высоту, но и для преодоления всех потерь в трубопроводах и местных сопротивлений системы. Эти потери также определяются при расчете систем.

Осушительная система. Рассмотрим, как выбрать насос для осушительной системы судна. Внутренний диаметр магистрального трубопровода, непосредственно присоединяемого к насосу, определяют по формуле:

Вычисляют производительность насоса Системы общесудового назначениясистемы осушения, при скорости в приемной магистрали w = 2 м/с:

К установке принимают два поршневых электронасоса ЭНП 63/2,5, каждый из которых имеет следующие характеристики:

• подачу 63 м³/ч;
• напор 242 · 10³ Па (25 м вод. ст.);
• высоту всасывания 68,7 · 10³ Па (7 м вод. ст.).

При этом имеется в виду, что в качестве требующегося по Правилам Регистра РФ запасного осушительного насоса будет использован насос балластной системы.

Предлагается к прочтению: Якорные и швартовные механизмы современных морских судов

Балластная система. Диаметр приемных труб определяют по формуле:

где:

• V – объем балластной цистерны.

В связи с тем, что на судне имеется несколько балластных цистерн, а также цистерн системы Понятия об остойчивости судна в различных условиях кренапроверки остойчивости и системы откренивания, принимают V = 310 м³ – по цистерне наибольшей емкости. Тогда:

Принимают d_вн = 0,125 м.

Определяют производительность насоса балластной системы при скорости в приемной магистрали w = 2 м/с:

К установке принимают центробежный электронасос НЦВС 100/60 с характеристиками:

• подача 100 м³/ч;
• напор 294 · 10³ Па (30 м вод. ст.);
• высота всасывания 49 · 10³ Па (5 м вод. ст.).

Пожарная водяная система. Определяют суммарную производительность стационарных пожарных насосов, которая должна обеспечить подачу воды через ручные пожарные стволы, в соответствии с Правилами Регистра РФ:

где:

• Q – количество подаваемой воды, м³/ч;
• k = 0,008 для судов валовой вместимостью свыше 1 000 peг. т;
• $m=1,68\sqrt{L\left(B+H\right)}+25 мм.$

Значение m = d было определено выше, при расчете осушительной системы. Тогда:

Расход воды на водяные завесы:

где:

• q – интенсивность подачи воды, q = 70 л/мин = 4,2 м³/ч;
• l – суммарная длина водяных завес, l = 25 м.

Согласно Правилам Регистра РФ, общая производительность Принцип устройства и работы пожарных насосов на судахпожарных насосов может не превышать 180 м³/ч, если только из условия обеспечения одновременной работы других систем, потребляющих воду, не требуется большая производительность.

Стационарных пожарных насосов должно быть не менее двух. К установке принимают два центробежных насоса НЦВ 100/80А и в качестве аварийного один насос НЦВ 63/80.

Выбор водоопреснительной установки и аппаратов системы кондиционирования воды

Выбор типа и количества водоопреснительных установок зависит от следующих факторов:

• типа энергетической установки судна;
• количества экипажа;
• количества опресненной воды для технологических нужд;
• запасов пресной воды, принимаемой с берега или с других судов;
• автономности плавания судна и др.

Применительно к конкретным типам ВОУ необходимо учесть основные параметры и технические требования к водоопреснительным установкам, приведенные в пункте «Технологии водоснабжения морских судов – от опреснения до кондиционированияКлассификация и принцип работы водоопреснительных установок термического типа».

Системы кондиционирования воды на судне комплектуются аппаратами, выбор которых зависит от:

• количества питьевой воды, необходимой для экипажа;
• запасов пресной воды, нуждающейся в обеззараживании и консервации, и т. д.

Аппараты кондиционирования воды на судне представляют собой критически важные системы, обеспечивающие поддержание надлежащего качества воды для различных нужд, от питьевой до технической. Их основной задачей является улучшение органолептических, микробиологических и химических показателей воды, поступающей из забортного источника или после опреснения. Это достигается за счет комплекса процессов, включающих осветление, обеззараживание, удаление солей и примесей, а также корректировку других параметров для соответствия санитарным нормам и требованиям судовых систем. Эффективная работа таких аппаратов гарантирует безопасность экипажа, предотвращает коррозию оборудования и обеспечивает бесперебойное функционирование всех водозависимых систем на борту судна.

Выбор механизмов якорного и швартовно-буксирного устройства

Основные элементы якорного и швартовно-буксирного устройств определяют в зависимости от характеристики снабжения судна N_с, которая согласно Правилам Регистра РФ вычисляется по формуле:

Якоря, якорные цепи, швартовно-буксирные тросы выбирают по таблице Правил Регистра РФ в зависимости от найденного значения N_с. Для N_с в пределах 1 220-1 300 выбирают:

• число становых якорей 3 шт.;
• массу каждого якоря 3 780 кг;
• суммарную длину двух цепей 522,5 м;
• калибр цепи повышенной прочности 54 мм.

Якорное устройство судна состоит из:

• цепи якорные литые повышенной прочности калибром 57 мм (2 шт.) длиной по 275 м каждая;
• якоря Холла (3 шт.) массой по 4 000 кг каждый;
• брашпиль Б9 (в качестве якорного механизма) с характеристиками, указанными в табл. «Механизмы якорных и швартовных устройств морских судовОсновные характеристики типизированных брашпилей»;
• швартовные канаты основные:

• автоматические швартовные лебедки ЛЭША2М (4 шт.) с характеристиками, указанными в пункте «Механизмы якорных и швартовных устройств морских судовШвартовные лебедки» (в качестве швартовных механизмов).

Выбор рулевой машины

Рулевая машина судна выбирается по результатам гидродинамического расчета, в ходе которого определяют размеры основных деталей рулевого устройства и действующие на баллер руля крутящие моменты (гидродинамические – для переднего и заднего хода, и от сил трения).

Результаты такого расчета, как правило, уточняют при испытаниях модели судна в опытовом бассейне. Тип рулевой машины выбирают по максимальному значению крутящего момента на баллере руля.

Для судна, характеристики которого указаны выше, при максимальных скоростях переднего и заднего хода, угле перекладки руля на 35° максимальный гидродинамический момент на баллере (с учетом сил трения) составляют около 40 т·м. Это является основанием для выбора рулевой машины Р17 с характеристиками, приведенными в таблице «Рулевые машины – классификация и особенности эксплуатации на морских судахОсновные характеристики типизированных рулевых машин».

В таблице ниже приведен перечень вспомогательных механизмов общесудовых систем и устройств сухогрузного судна (∆ = 19 000 т).

Как следует из таблицы, большинство Анализ конструкции вспомогательных механизмов на судневспомогательных механизмов имеет электрический привод. Исключение составляют электрогидравлические приводы:

• рулевой машины;
• люковых закрытий;
• грузовых кранов.

После того, как все судовые механизмы – потребители энергии выбраны, необходимо проверить, может ли судовая электростанция обеспечить нормальную работу всех механизмов на различных режимах, т. е. рассчитать баланс электроэнергии.

Читайте также: Механизмы якорных и швартовных устройств морских судов

При этом необходимо принимать во внимание:

• коэффициент загрузки электродвигателя, являющийся отношением средней мощности, потребляемой механизмом, к номинальной мощности электродвигателя;
• коэффициент одновременности, характеризующий участие данного механизма в потреблении электроэнергии при заданном режиме работы судна по времени. Этот коэффициент лежит в пределах от нуля до единицы. Например, для рулевой машины на ходу он составляет 0,65, при швартовке – до 0,85, а при стоянке равен нулю. Для механизмов грузовых устройств и приводов люковых закрытий этот коэффициент на ходу равен нулю. Автоматические швартовные лебедки работают только при швартовке и во время стоянки в порту и т. д.

Правильный выбор количества генераторов судовой электростанции и их мощности с учетом всевозможных режимов работы судна обеспечивает надежность работы всех систем и устройств, снижает строительную стоимость судна и эксплуатационные расходы судовладельца.

Автор

Ольга Коцофан

Фрилансер

Список литературы

1. Аристов Ю. К. Судовые вспомогательные механизмы. М., Речной транспорт. М., 1963.
2. Арцыков А. П., Воронов В. Ф. Судовые вспомогательные механизмы. Л., Судпромгиз, 1963.
3. Башта Т. М. Машиностроительная гидравлика. М., ГНТИМЛ, 1963.
4. Богомольный А. Е. Судовые вспомогательные и рыбопромысловые механизмы. Л., Судостроение, 1971.
5. Валдаев М. М. Гидравлические приводы судовых палубных механизмов. Л., Судостроение, 1973.
6. Власьев Б. А., Резчик Ю. И. Судовые вспомогательные механизмы. Л., Судостроение, 1979.
7. Колесников О. Г. Судовые вспомогательные механизмы и холодильные установки. М., Транспорт, 1964.
8. Лукин Г. Я., Колесник Н. Н. Опреснительные установки промыслового флота. М., Пищевая промышленность, 1970.
9. Попов Р. И. Судовые вспомогательные механизмы. М., Пищевая промышленность, 1970.
10. Торбан С. С. Судовые и береговые промысловые установки и механизмы. М., Пищевая промышленность, 1972.
11. Шмаков М. Г. Судовые устройства. М., Транспорт, 1971.
12. Шмаков М. Г., Климов А. С. Якорные и швартовные устройства. Л., Судостроение, 1964.
13. Юткевич Р. М., Савин К. А., Волегов В. А. Судовые сепараторы топлива и масла. Л., Судостроение, 1967.