.

Системы основных групп, обеспечивающие корректную работу плавучих доков

Системы металлических плавучих доков делятся на две основные группы: собственно доковые системы, обеспечивающие заполнение и откачку балластных отсеков дока, и обычные судовые системы, незначительно отличающиеся от аналогичных систем на судах.

Проектированию собственно доковых систем, к которым в первую очередь относятся балластная и зачистная системы и система воздушных труб, должно быть уделено особое внимание, так как от правильного их выбора в значительной степени зависит надежное и безаварийное проведение доковых операций.

Балластная и зачистная системы

Балластная система служит для заполнения водой балластных отсеков дока при его погружении и для откачки воды из тех же отсеков при всплытии. Система состоит из приемного трубопровода с соответствующей запорной арматурой, разводящего трубопровода с запорной арматурой, снабженного приемниками, и отливного трубопровода с запорной арматурой; обслуживается специальными балластными насосами.

К балластной системе предъявляются следующие требования:

  1. внутренний диаметр труб и арматуры должен быть определен из расчета погружения дока до линии предельного погружения и последующего всплытия в заданное время;
  2. схема балластного трубопровода должна обеспечивать откачку дока как всеми имеющимися, так и (в случае выхода какого-либо насоса из строя) остающимися исправными балластными насосами;
  3. диаметры трубопроводов в концевых и средних отсеках по возможности должны быть выбраны с таким расчетом, чтобы получить равномерное затопление всех отсеков, дока (или их откачку), без маневрирования клинкетами.

Применяют две схемы балластной системы: линейную и кольцевую.

Линейная схема, ранее очень распространенная, применяется только на малых доках (рис. 1). Сущность ее состоит в следующем: каждый из балластных насосов, расположенных по одному борту в понтонах дока, соединен с распределительной коробкой, от которой отростки, снабженные клинкетами, ведут в балластные отсеки понтона.

Системы металлических плавучих доков - линейная схема балластировки
Рис. 1 Линейная схема балластной системы. 1 — магистраль; 2 — отсечные отростки; 3 — насосы; 4 — отсечные клинкеты; 5 — отсоединительные клинкеты на магистрали; 6 — двойные запоры на наружных отверстиях; 7 — разобщительные фланцы между понтонами

Распределительные коробки соединены между собой линейными трубопроводами, также снабженными клинкетами. При выходе из строя какого-либо из насосов насос соседней распределительной коробки может откачивать две группы отсеков. В упрощенном виде система представляет собой общую магистраль, проложенную вдоль одной из башен дока (в понтоне), к которой присоединены насосы и отростки к балластным отсекам.

Читайте также: Металлические плавучие доки — общие сведения и классификация

Кольцевая схема, получившая большое распространение, особенно на крупных доках, состоит из двух бортовых магистралей, соединенных между собой в нескольких (не менее чем в двух) местах перемычками. От магистралей отходят снабженные клинкетами отростки к балластным насосам и в балластные отсеки (рис.2). Такая система позволяет шире использовать действующие насосы для откачки той группы отсеков, в которых насосы окажутся неисправными.

Системы металлических плавучих доков - кольцевая схема балластировки
Рис. 2 Кольцевая схема балластной системы. 1 — кольцевая магистраль; 2 — клинкеты; 3 — насосы

Для балластной системы применяются насосы центробежного или пропеллерного типа. Количество и производительность балластных насосов определяются в первом приближении по заданному времени откачки полного объема балластных отсеков; скорость движения воды в балластном трубопроводе принимается равной 2—2,5 м/сек.

Характеристику насосов желательно подбирать так, чтобы при падении напора увеличивалась производительность («расход») при примерно постоянных числе оборотов и потребляемой мощности. В этих условиях откачка происходит наиболее быстро. В последующем производят полный гидравлический расчет балластного трубопровода и определяют действительное время откачки и оптимальные диаметры магистрали и отростков.

Методы расчета трубопровода даны в соответствующих разделах курсов судовых систем.

Для определения потерь в трубопроводе в местах наиболее удаленного отсека в первом приближении можно рекомендовать формулу:

P=λ1d+Σξv22g,

где:

  • λ — коэффициент трения в трубе, равный 0,03.
  • l — длина трубопровода, м.
  • d — диаметр, выбранный по формуле
    d=2vπ·t, м.
  • v

    — объем наиболее удаленного отсека, м³.

  • t — время откачки, сек.
  • Σξ — коэффициенты потерь, равные: ξ1 = 0,1 (сопротивление от входа в трубу); ξ2 = 1,5 (сопротивление от поворота на 90° в тройнике); ξ3 = 1,0 (для клинкета);
    ξ4=F2F112

    (для внезапного расширения трубы).

Формула позволяет определить в первом приближении мощность потребных насосов как:

N=PрасчΣvt·75·103·η,

где:

  • Pрасч=P0+P;
  • Р0 — напор, увеличенный на 20% против максимального по диаграмме затопления;
  • v

    — объем балластной воды;

  • η — коэффициент полезного действия балластных насосов, колеблющийся в процессе откачки от 0,75 до 0,5; в расчете его можно принять для первого приближения равным 0,65.

Все забортные (приемные и отливные) отверстия балластного трубопровода плавучих доков в целях безопасности обязательно снабжены двумя запорными органами, поставленными последовательно. Это обычно либо два клинкета, либо захлопка и клинкет, один из которых имеет привод на топ-палубу дока, другой управляется на месте установки маховиком (на больших доках маховик имеет механический привод). С внешней стороны забортные отверстия защищены решеткой.

Иногда (особенно на больших доках) применяют подвижные решетки, подъем и опускание которых осуществляются тягой с топ-палубы дока (рис. 3).

Системы металлических плавучих доков
Рис. 3 Наружная решетка приемного отверстия балластной магистрали: а — вид сбоку; б — план; 1 — рым для подъема; 2 — решетка; 3 — бортовая обшивка понтона дока

Типовой узел расположения приемного трубопровода балластного насоса, распределительной коробки с отсечными клинкетами и отливного трубопровода приведен на рис. 4. От распределительной коробки в каждый отсек ведет трубопровод, снабженный клинкетом (отсечным) и приемным раструбом (приемником), помещаемым в самой низкой части балластного отсека.

Узел балластного трубопровода
Рис. 4 Узел балластного трубопровода и включение вакуумного трубопровода. 1 — вакуумная магистраль; 2 — включение для заливки насоса; 3 — включение для ликвидации воздушных пузырей на перепускной магистрали; 4 — разъем между понтонами; 5 — разобщительный перепускной клинкет; 6 — контур понтона; 7 — главный балластный насос; 8 — балластная перепускная магистраль

Конструкция раструба и его расположение в отсеке приведены на рис. 5.

Расположение приемных патрубков
Рис. 5 Расположение приемных патрубков: а — приемник при отсутствии «колодца»; б — приемник при наличии «колодца». 1 — балластный трубопровод; 2 — осушительный трубопровод

На современных плавучих доках пуск и остановка балластных насосов, открытие и закрытие отсечных клинкетов (а на больших доках — и крайних у борта) осуществляются дистанционно с пульта управления, расположенного в центральном посту управления дока (ЦПУ). Поэтому электродвигатели всех балластных насосов имеют пускатели на пульте управления (кроме пускателей, установленных в насосных отделениях). На очень больших современных плавучих доках, где диаметры трубопроводов балластной системы достигают метра и более, ручное управление клинкетами (дублирующее) отсутствует.

Рекомендуется к прочтению: Конструкции и проектирование корпусов плавучих доков

Устройство привода клинкета балластной системы приведено на рис. 6. Трубы и арматура балластной системы, как правило, стальные бакелизированные, редко — оцинкованные (на малых доках). О выборе времени откачки дока (см. «Проект плавучего дока»Составление технического задания на разработку проекта плавучего дока).

 Схема установки приводов
Рис. 6 Схема установки приводов клинкетов на крупном доке. 1 — привод отсечного клинкета; 2 — механический привод бортового клинкета; 3 — ручной привод бортового клинкета; 4 — мотор насоса; 5 — насос; 6 — кольцевая магистраль

Диаметр трубопровода балластной системы относительно велик. Приемники должны отстоять от днища балластных отсеков на таком расстоянии, чтобы сечение для прохода воды было достаточным. Необходимо отметить, что в процессе откачки вокруг приемника образуется воронка. Как только в приемный трубопровод через воронку начинает поступать воздух, дальнейшая откачка воды из балластного отсека становится невозможной. В зависимости от диаметра балластного трубопровода в балластных отсеках дока на уровне 100—200 мм остается неоткачиваемый балласт.

Потребность в полном удалении воды из балластных отсеков возникает при окраске и ремонте понтонов дока, а также при необходимости использования его полной подъемной силы, что особенно важно для транспортных доков.

На некоторых доках для более полного осушения балластных отсеков в их днище делают колодцы, куда опускают приемники балластного трубопровода, как это показано на рис. 5.

Указанное устройство не находит, однако, широкого применения по следующим причинам:

  • при установке доков на котлованы с илистым грунтом в колодцы набивается ил, который приходится часто удалять, так как он может забить приемник.
  • при доковании плавучего дока (или его понтонов) необходимо так располагать клетки, чтобы не смять колодцы, что усложняет установку дока при доковании;
  • металл в районе колодцев корродирует особенно интенсивно, вследствие чего требуются более частый ремонт и окраска.

Зачистная система применяется для более полного осушения (зачистки) балластных отсеков дока. Существует несколько зачистных систем. На плавучих доках малого и среднего размера, кроме приемных труб балластного трубопровода, в отсеки проводят трубы меньшего диаметра, приемники которых располагаются на малом расстоянии от днища понтона (см. рис. 5). Предпочтительнее принять для зачистки балластных отсеков самостоятельные системы, в которых вместо насосов устанавливаются гидравлические эжекторы. Питание этих эжекторов рабочей водой осуществляется от пожарной водяной системы дока.

В тех случаях, когда с помощью зачистной системы предполагают осушать балластные отсеки дока для полного использования его подъемной силы, необходимо задаваться временем зачистки, как задаются временем откачки дока.

Полный гидравлический расчет зачистного трубопровода аналогичен расчету балластного трубопровода. Трубопровод зачистной системы и его арматура стальные оцинкованные.

Вакуумная система

При откачке воды из балластных отсеков дока средствами балластной системы в ее трубопроводе появляются воздушные пузыри. Особенно часто это явление наблюдается к концу откачки, когда вследствие неравномерности процесса приемники балластной системы части отсеков выходят из воды ранее других.

Ремонт судна
Капитальный или косметический ремонт судна
Источник: Freeimages

Воздушные пузыри нарушают работу балластных насосов, удлиняется общее время откачки плавучего дока. Чтобы предупредить это явление, иногда применяют вакуумную систему, обеспечивающую удаление воздушных пузырей и поддерживающую непрерывный поток воды в приемном трубопроводе. Схема такой системы дана на рис. 4.

Смотрите также: Ремонт корпусных конструкций и судовых устройств

Количество вакуумных насосов и их производительность подбирают с таким расчетом, чтобы их производительность составляла 2—5% производительности балластных насосов данной распределительной коробки. Величина всасывания таких насосов ~7 м вод. ст.

Размещают вакуумные насосы в машинном отделении, запуск их производится только в случаях откачки балластной воды в момент, когда ее уровень в отсеках ниже расположения насоса.

Разработанной методики расчета вакуумной системы и выбора насосов не имеется. Приведенные выше рекомендации относятся к системам доков средних размеров. В каждом конкретном случае следует учитывать высоту всасывания балластных насосов, высоту понтона дока, разветвленность и диаметр балластного трубопровода.

Трубопровод и арматура вакуумной системы стальные, оцинкованные.

Воздушные и измерительные трубы балластных отсеков

Для выхода воздуха из балластных отсеков дока при заполнении их водой и для ввода его при осушении этих отсеков применяются воздушные трубы. Они начинаются в наивысших точках балластных отсеков и заканчиваются «гуськами» на топ-палубе дока.

Иногда на больших доках, имеющих достаточный надводный борт при предельном погружении, верхние концы воздушных труб выводятся внутрь дока под топ-палубой. В таких случаях отверстия воздушных труб снабжены сетками и расположены не ниже 0,8 м над предельной линией погружения. Типовая схема проводки воздушных труб плавучего дока показана на рис. 7.

Системы металлических плавучих доков
Рис. 7 Схема воздушных и измерительных труб дока. 1 — измерительная труба центрального отсека; 2 — воздушная труба центрального отсека; 3 — воздушно-измерительная труба бортового отсека; 4 — перфорация в воздушно-измерительной трубе; 5— вывод воздушно-измерительной трубы в стенку башни

Чтобы воздушные трубы не создавали лишнего сопротивления при откачке или затоплении балластных отсеков, необходимо соблюдать определенное отношение сечения воздушных труб балластного отсека к сечению балластного трубопровода.

Как правило, сечение воздушных труб данного отсека должно обеспечить удаление воздуха из балластного отсека в момент наибольшего напора по диаграмме затопления (и скорости течения воды в балластном трубопроводе) со скоростью 8—10 м/сек. При проектировании системы воздушных труб следует так выполнять их трассировку, чтобы избежать образования водяных мешков и пробок.

На горизонтальном участке воздушной трубы, отводящей воздух из средних по ширине дока отсеков, даже при незначительном крене дока создается водяная пробка, задерживающая выход воздуха (рис. 7). Для предупреждения этого явления можно придать указанному участку наклон к диаметральной плоскости дока не менее ½—I°, однако это приводит к образованию большого воздушного пузыря под стапель-палубой в среднем отсеке дока, уменьшая глубину предельного погружения.

При измерении уровня воды в балластных отсеках плавучих доков пользуются измерительными трубами, снабженными футштоками (измерительными рейками), на которых нанесены деления, показывающие с одной стороны уровень балласта, с другой — объем (в кубических метрах). Измерительные трубы проходят из нижних точек балластных отсеков на топ-палубу плавучего дока; устройство такое же, как на обычных судах.

Будет интересно: Технологическое оборудование ПБУ, назначение, состав и размещение

Следует учесть, однако, что из-за уклона днища на плавучих доках отсчет балласта по измерительным рейкам для средних отсеков возможен лишь для районов, превышающих по высоте на 100—150 мм верхнюю кромку наклона днища. Схема измерительных труб дана на рис. 7.

При большом количестве балластных отсеков поставить наблюдателя к каждой измерительной трубе во время проведения операции погружения и всплытия затруднительно. Поэтому к измерениям прибегают только в тех случаях, когда появляется нежелательный крен или дифферент, для уточнения причин этого явления.

Измерительные трубы и их арматура стальные, оцинкованные.

На современных больших плавучих доках измерительные трубы применяются лишь в качестве дублирующей системы. Основными системами измерения уровня в отсеках являются системы, дающие показания об уровнях дистанционно, непосредственно на пульт управления в ЦПУ. Такими являются пневмеркаторная система или системы с электрическими датчиками.

Системы дистанционного измерения уровней

Существуют две системы дистанционного измерения уровня в балластных отсеках: пневмеркаторная и электрическая.

Пневмеркаторная система применяется для доков, используемых в незамерзающих водах и в гаванях с весьма умеренными зимними морозами (до —5° С). Схема элемента пневмеркаторной системы дока дана на рис. 8.

Пневмекаторная система
Рис. 8 Схема пневмеркаторной системы. 1 — колокол; 2 — ртутный манометр

Принцип устройства пневмеркаторной системы заключается в том, что в отсек ставится воздушный колокол, соединенный трубкой с манометром на пульте управления в ЦПУ. Трубка продувается насосом или воздухом от доковой системы низкого давления. Когда давление в ней установится, манометр показывает давление столба жидкости над нижней кромкой колокола. Трубки изготовляют из меди, с ниппельными пропаянными соединениями: арматура бронзовая.

Условный проход трубок на первых доках был принят 5 мм, но вследствие загрязнения солями следует предпочесть 8—10 мм. Объем колокола не должен быть меньше 20-кратного объема самой длинной трубки.

Точность хорошо выполненной системы с чистыми трубками составляет около 0,2 м вод. ст., но значительно уменьшается при загрязнении и пропуске воздуха. При монтаже не следует допускать мешков (наклонов в разные стороны): они значительно сокращают срок службы системы.

Точность работы пневмеркаторной системы не зависит от величины напора при ртутных или дифференциальных манометрах.

Система электрического измерения уровня воды состоит из датчика, двухжильного кабеля и указателя в ЦПУ. Датчик представляет собой мембрану, на которую действует давление воды, соединенную системой рычагов со стержнем соленоида. Изменение индукции сети регистрирующего прибора показывает изменение столба воды над датчиком.

Схема расположения аналогична пневмеркаторной системе, но на месте колокола стоит датчик, кабель идет по трассе трубы, а указатель — на месте манометра на пульте ЦПУ. Кабель прокладывается в трубах; монтаж его несколько более сложен, чем в пневмеркаторной системе.

Электроуказатели чувствительны к морозу, при промерзании датчика непроницаемость мембраны нарушается.

Так как точность электрических указателей относительна (около 5%), то на больших доках абсолютная ошибка может достигать 0,5 м.

Прочие системы

Пожарная система обычно выполняется по кольцевой схеме, с перемычками с борта на борт. Кольцо, питающее рожки, прокладывается в отапливаемых помещениях, выше палубы безопасности, а в неотапливаемых включается в общий изоляционный кожух с магистралью парового отопления, подающего пар для пропаривания клинкетов и коробок балластной магистрали.

Как на стапель-палубе (куда спускаются отростки от магистрали), так и на топ-палубе краны ставятся через 20—30 м, с обязательным запорным клапаном в отапливаемом помещении.

Пожарная водяная система предназначена не только тушить пожары и скатывать палубу (как на обычных судах), но и подавать воду в пожарную магистраль докуемого судна. Поэтому рекомендуется большее число рожков на топ-палубе, с запасом 1—2 шт. на борт против требуемых Регистром.

Предлагается к прочтению: Дефектация и ремонт клапанов и топливной аппаратуры

Перемычки с борта на борт (как и у водопроводов) проведены в специальных коридорах. Насосов обычно два, лишь на самых малых доках — один. Производительность (суммарная) насосов на малых доках — 50—60 м³/час; на доках грузоподъемностью около 60 000 т — до 300 м³/час.

Водопроводы пресной и соленой воды предохраняются от замерзания так же, как и пожарная магистраль. Фановая система обязательно должна иметь фекальные цистерны, из которых возможна перекачка фекальных масс на шаланды.

Сноски
Sea-Man

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Май, 15, 2020 369 0
Читайте также