Эксплуатация судовых энергетических установок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В целях обеспечения постоянного контроля и поддерживания в допустимых пределах посадки и остойчивости судна Правила предусматривают наличие на каждом судне «Информации об остойчивости», состоящие из пяти разделов.

* В разделе №1 даются сведения о судне, общая характеристика остойчивости, ограничения по нагрузки.

* В разделе №2 для каждого предусмотренного типового случая нагрузки приведены в табличной форме сведения о нагрузке (см. выписку из весового журнала), схематичный чертеж судна с нанесенными на нём основными статьями нагрузки, сведения о балластировке, остойчивости и посадке, ДСО (диаграмма статической остойчивости).

* В разделе №3 содержится конкретные указания и рекомендации по сохранению остойчивости в различных условиях эксплуатации, перед выходом в рейс, во время рейса, при плавании в свежую и штормовую погоду, при грузовых операциях в море, при угрозе обледенения и т.д. Даны указания по последовательности приёма и расходования запасов груза.

* В разделе №4 приведены справочные материалы, позволяющие произвести оперативный контроль, остойчивости при нагрузке, отличающейся от типовой схемы судна, таблица или диаграмма h на остойчивость, таблицы или графики допускаемого положения центра тяжести судна по высоте либо график балансировки. В этот же раздел включены необходимые методические указания, помогающие пользоваться справочными материалами и производить расчеты.

* В разделе №5 даны материалы, предназначенные для более точного определения характеристик посадки и остойчивости судна: пантокарены или ДСО; диаграммы для определения осадок, характеристик остойчивости; кривая, таблица или шкала для определения остойчивости по периоду качки; схема расположения открытых отверстий; график (таблица) углов заливания и т.п.

На судне должен быть справочник материалов, в котором имеется оперативная информация для старшего механика. В ней должны быть плакаты с таблицами для внесения массы (процента) запасов основных цистерн на конец вахты.

Извлечение из оперативной информации для второго помощника капитана со схемой судна, в которой указана последовательность загрузки (разгрузки) грузовых трюмов и таблица для внесения массы груза и основных запасов на конец вахты

Приемка, хранение и учет расхода масла и топлива.

Контроль за приемкой топлива и масел и оформление документации осуществляет главный (старший) механик. Приемкой топлива и масла руководит механик, в чьем ведении находится эта система, или по пору¬чению главного (старшего) механика - вахтенный механик. Персонал, производящий приемку топлива и масел, должен быть ознакомлен с системой топливных и масляных трубопроводов, включая расположение переливных воздушных и мерительных труб и указателей уровня заполненных танков.

Основным документом для принятого топлива и масла является накладная нефтебазы (судна-бункеровщика), которая должна быть подписана представителем нефтебазы и механиком, принимавшим топливо и масло. Копия накладной и паспорт (сертификат) на принятое топливо и масло должны быть представлены главным (старшим) механиком механико-судовой службы (МСС) судовладельца.

Во время приемки ГСМ необходимо следить за наполнением танков и цистерн, периодически производя замеры.

Учет расхода топлива должен контролироваться третьим механиком, проверка наличия масла выполняется вторым механиком. Каждые сутки они представляют главному (старшему) механику сведения по обмеру танков и наличию топлива и масла. Наличие ГСМ на судне регистрируется в машинном журнале каждые сутки. Главный (стар-ший) механик по данным сведениям должен сравнить фактический расход топлива и масла с существующими нормами.

Ежемесячно главный (старший) механик обязан составлять, а по прибытии из рейса представлять в МСС судовладельца тепло-технический отчет и отчеты по топливу и маслу.

1. Определение координат центра тяжести судна

Для определения координат центра тяжести судна используют теорему статических моментов весов, которая для определения абсциссы центра тяжести выглядит следующим образом.

Зная значения аппликаты метацентра zm можно определить величину метацентрической высоты h, как раз разность аппликат метацентра zm и центра тяжести zg

h=zm-zg.

Для определения поперечной метацентрической высоты h, воспользуемся формулой:

h = zm - zg.

Аппликату метацентра zm можно определить как сумму метацентрического радиуса r и аппликаты центра величины zc, т.е.

h = r +zc - zg.

Аппликаты центра величины zc выбирается из «Информации капитана об остойчивости», которая позволяет вести постоянный контроль за остойчивостью судна в условиях эксплуатации.

2. Влияние на поперечную остойчивость жидких грузов

Влияние жидких грузов на остойчивость. Если цистерна заполнена не доверху, т.е. в ней имеется свободная поверхность жидкости, то при наклонении жидкость перельется в сторону крена и центр тяжести судна сместится в ту же сторону. Это приведет к уменьшению плеча остойчивости, а следовательно, к уменьшению восстанавливающего момента, в этом случае появится дополнительный кренящий момент Mg.

При этом чем шире цистерна, в которой имеется свободная поверх-ность жидкости, тем значительнее будет уменьшение поперечной остойчивости. Для уменьшения влияния свободной поверхности целесообразно уменьшать ширину цистерн и стремиться к тому, чтобы во время эксплуатации было минимальное количество цистерн со свободной поверхностью жидкости, в этом случае появится дополнительный кренящий момент Mg.

Тогда восстанавливающий момент судна с учётом свободной поверхности жидкости можно определить:

Mg=Mb-Mq.

где:

Mb - восстанавливающий момент судна без учета переливания жидкости.

Для определения поправки метацентрической высоте h от влияния свободной поверхности жидкости в цистерне необходимо знать момент инерции свободной поверхности жидкости.

Окончательное значение метацентрической высоты будет определяться по формуле:

h1=h - h

Поправка h всегда отрицательная и пропорциональна моменту инерции свободных поверхностей жидкости. Главную роль в увеличении момента инерции играет ширина цистерны. Чтобы уменьшить поправку к метацентрической высоте, следует уменьшить размеры свободных поверхностей, причём наибольший эффект даёт уменьшение ширины танка, для чего в танках устанавливают продольные переборки.

3. Машинное отделение

Машинное отделение - помещение или помещения на судне, предназначенные для размещения машин и механизмов, обеспечивающие его движение.

Пункт 8 Правила 2 Главы II-1 СОЛАС (Международной конвенции по охране человеческой жизни на море) дает следующее определение термина машинное помещение:

Машинное помещение - пространство, заключенное между теоретической основной плоскостью, плоскостью предельной линии погружения, а также крайними главными поперечными водонепроницаемыми переборками, ограничивающими помещения, в которых находятся главные механизмы, а также обслуживающие их вспомогательные механизмы, котлы и постоянные угольные бункеры.

При необычном расположении пределы машинных помещений определяет Администрация.

Машинное отделение содержит главные механизмы, валопроводы, котлы, двигатели внутреннего сгорания, электрогенераторы и другие основные электрические элементы, установки, рулевые машины и т.д. Главные механизмы (энергетическая установка (ЭУ)) предназначены для приведения в действия двигателей, вспомогательные механизмы обеспечивающие работу главных механизмов, снабжение судна электроэнергией и другими видами энергии, а также функционирование систем и устройств. К машинным помещениям относят: МО, котельное (или МКО), отделение холодильных машин (рефрижераторное отделение), румпельное, туннель валопровода и др. Каждое машинное помещение с механизмами общей мощностью не менее 375 кВт, работающим на жидком топливе, туннели валопровода и трубопроводов должны иметь не менее двух водных путей, расположенных как можно дальше друг от друга. Размещение главных и вспомогательных механизмов, оборудования, трубопроводов, арматуры и т.д. должно быть таким чтобы был возможен свободный доступ к ним для обслуживания и аварийного ремонта при обеспечении свободного прохода шириной не менее 600 мм. К выходным путям из их постов управления и мест обслуживания.

Рациональное использование объема МО обеспечивают платформы, а удобство бслуживания - установленные в несколько ярусов решёточные площадки с трапами и прочным леерным ограждением. Палубу настилают рифлеными металлическими листами, плотно прилегающими к металлическому каркасу. Между настилом и вторым дном прокладывают трубопровод. На малых добывающих судах получили распространение дизель-редукторные ЭУ (дизель или два дизель-редуктор - гребной вал), на средних - одномашинные дизель-редукторные ЭУ, на больших и крупных - двухмашинные дизель-редукторные ЭУ с отбором мощности на валогенераторы. ЭУ крупных ТР - одновальные дизельные (ТР типа «кристал-2») или дизель-редукторные агрегаты (ТР пр. («Атлантик-602»), крупных обрабатывающих судов - одновальные двухмашинные дизель-редукторные агрегаты с отбором мощности на валогенераторы (краборыбоконсервная плавбаза), одновальные одномашинные ди-зельные дизельные агрегаты (ПБ(ПНР)). Для обеспечения электроэнергией судовой электростанции устанавливают дизель-генераторы либо дизель-генераторы и валогенераторы. Приём элек-троэнергии и её подачу к потребителям обеспечивает главный распределительный щит (ТРЩ), располагаемый в ЦПУ в районе МО.

В перспективе на крупнотоннажных обрабатывающих и приёмотранспортных судах возможно использование ЭУ с комбинированной двухпоточной передачей мощности на гребной винт. Главные двигатели могут работать непосредственно на гребной винт через вертикальные передаточные колонки и редуктор либо, при отключенных колонках, на генераторы, питающие гребной электродвигетель.

Представление о перспективном расположении механизмов в МО даёт рисунок. Все вспомогательные механизмы, обслуживающие главные двигатели, собраны в единый функциональный агрегатный блок для двигателя. Общая компоновка МО подчинена функциональной целесообразности.

4. Фундамент под главный двигатель и вспомогательные механизмы

Фундаменты служат для размещения и крепления машин, котлов, различных установок и устройств и т.д. Все это оборудование воздействует на фундаменты собственным весом и инерционными силами, возникающими при продольной и поперечной качке судна, а также неуравновешенными усилиями, создающимися при работе механизмов. Фундамент воспринимает эти усилия и передает их на связи корпуса судна.

Фундамент дизеля - фундамент главного двигателя - состоит из двух непрерывных продольных балок, которые постепенно переходят в настил второго дна. На верхние кромки продольных балок приварены так называемые опорные горизонтальные полосы, на которые с помощью пригоночных деталей установлен фундамент двигателя и которые связаны друг с другом винтовыми болтами. Продольные балки фундамента и опорные полосы подкреплены на каждом флоре поперечными бра-кетами с поясками между продольными фундаментными балками и кницами на наружных сторонах. Днищевые связи и настил второго дна в районе фундамента машин усилены; под продольными балками фундаментов в большинстве случаев расположены дополнительные стрингеры. На небольших судах с одинарным дном фундамент для главного двигателя, как правило, не устанавливают. Двигатель крепится к опорным листам высоких флоров, форма которых соответствует форме поддона картера.

Фундамент упорного подшипника, который должен воспринимать аксиальный упор гребного винта, тоже прочно соединен с днищем судна. Если упорный подшипник не образует с фундаментом главного двигателя единый узел, то в соответствии с возникающими усилиями упора под упорным подшипником устанавливают дополнительные стрингеры и бракеты.

Фундаменты под котлы разделяют на фундаменты под цилиндрические огнетрубные и водотрубные котлы. Водотрубные котлы по конструкции и по форме очень разнообразны, в соответствии с этим их фундаменты также могут иметь самую различную форму.

Фундаменты под цилиндрические огнетрубные котлы состоят из двух седлообразных балок, которые подогнаны к форме котла. В продольном направлении они связаны двумя продольными балками с полками. Чтобы предотвратить смещение котла в продольном направлении, на концах котлов установлены стопорные опоры.

Анкерные связи на каждой стороне предотвращают скатывание котла с фундамента при бортовой качке.

Вспомогательные механизмы, такие как генераторы, тяжелые насосы, компрессоры, также имеют фундаменты, которые отличаются от фундаментов главного двигателя в основном меньшими размерами и более слабой конструкцией, а также формой, которая соответствует станинам этих механизмов.

Для создания лучшей опоры крупных механизмов и агрегатов, при работе которых возникает вибрация, продольные балки их фундаментов доводят до поперечных переборок. Фундаменты под небольшие механизмы и элементы судовых устройств (брашпили, насосы, кнехты и т.п.) устанавливают так, чтоб усилия передавалось на набор, а не на обшивку.

Для плотного прилегания лап механизмов к опорной поверхности фундаментов применяют различные прокладки. Главные двигатели устанавливают на фундаменты, используя специально изготовленные по замерам с места металлические клинья или сферические прокладки.

В последнее время с целью удешевления операции центровки и установки двигателя на фундамент применяют пластмассовые прокладки.

Указания прокладки формуют специальным приспособлением из тестообразной пластмассы марки ФМВ (формуемая, малоусадочная, волокнистая).

Двигатель устанавливают на фундамент с зазором 20-40 мм, ось его коленчатого вала центруется с осью валопровода, а затем в последствие между лапами двигателя и лафетной полосой фундамента формуют пластмассовые шашки.

Срок затвердения (полимеризации) пластмассовых шашек 2-20 часов.

Ни каких предварительных замеров и никакой пригонки такая оперция не требует. Срок установки двигателя сокращается в несколько раз. Для обеспечения демонтажа двигателя опорные поверхности лап смазывают техническим вазелином.

5. Гребной винт

судно двигатель машинный винт

Гребной винт, это судовой движитель, состоящий из нескольких лопастей, которые расположены радиально на цилиндрической или конусной ступице на равных угловых расстояниях. Гребной винт преобразует вращение вала двигателя в упор - силу, толкающую судно вперед. При вращении винта на поверхностях его лопастей, обращенных вперед - в сторону движения судна (засасывающих), создается разрежение, а на обращенных назад (нагнетающих) - повышенное давление воды. В результате разности давлений на лопастях возникает сила Y (ее называют подъемной) Разложив силу на составляющие - одну, направленную в сторону движения судна, а вторую перпендикулярно к нему, получим силу Р, создающую упор гребного винта, и силу Т, образующую крутящий момент, который преодолевается двигателем.

Гребные винты имеют различные конструкции: цельнолитую, с поворотными (винты регулирующего шага) и со съёмными лопастями.

Последние, имеющие болтовое соединение со ступицей, применяют главным образом на судах ледового плавания. Гребные винты изготовляют из бронзы, латуни, нержавеющей стали или углеродистой, чугуна. Металлическими винты выполняют литыми с последующей станочной обработкой. Лопасти грибных винтов представляют собой крылья специальной формы, образованные пересечением двух винтовых поверхностей. Линия этого пересечения является контуром лопасти.

Сторона лопасти, обращённая в нос судна, называется засасывающей, поскольку при движении судна передним ходом на ней развивается разрежение среды. Противоположная сторона является нагнетающей.

Часть лопасти, примыкающей к ступице, называется корневой. Различают гребные винты правого и левого вращения в зависимости от направления вращения образующих лопастей винтовых поверхностей. Сечения лопастей цилиндрическими поверхностями, соосными с осью гребного винта, характеризуют профиль лопастей.

Движущая сила у гребного винта возникает в результате отбрасывания в сторону противоположную движения судна жидких масс, захватываемых из окружающего судно воды.

Диаметр и шаг винта являются важнейшими параметрами, от которых зависит степень использования мощности двигателя, а следовательно, и возможность достижения наибольшей скорости хода судна.

Каждый двигатель имеет свою так называемую внешнюю характеристику - зависимость снимаемой с вала мощности от частоты вращения коленчатого вала при полностью открытом дросселе карбюратора.

Рабочие лопасти винта взаимодействуют с окружающей массой воды и преобразуют это взаимодействие в силу упора винта Р, которая уравновешивается сопротивлением воды движения судна. Для вращения гребного винта, главный двигатель судна должен приложить момент к гребному валу М.

Гребной винт, позволяющий для конкретного сочетания судна и двигателя полностью использовать мощность последнего, называется согласованным. Следует заметить, что согласованных винтов для конкретного сочетания судна и мотора существует бесконечное множество. В самом деле, винт с несколько большим диаметром, но несколько меньшим шагом нагрузит двигатель так же, как и винт с меньшим диаметром и большим шагом. Существует правило: при замене согласованного с корпусом и двигателем гребного винта другим, с близкими величинами D и Н (расхождение допустимо не более 10%), требуется, чтобы сумма этих величин для старого и нового винтов была равна.

Однако из этого множества согласованных винтов только один винт, с конкретными значениями D и Н, будет обладать наибольшим КПД. Такой винт называется оптимальным. Целью расчёта гребного винта как раз и является нахождение оптимальных величин диаметра и шага.

Коэффициент полезного действия. Эффективность работы гребного винта оценивается величиной его КПД, т.е. отношения полезно используемой мощности к затрачиваемой мощности двигателя.

Не вдаваясь в подробности, отметим, что главным образом КПД некавитирующего винта зависит от относительного скольжения винта, которое в свою очередь определяется соотношением мощности, скорости, диаметра и частоты вращения. Максимальная величина КПД гребного винта может достигать 70 ~ 80%, однако на практике довольно трудно выбрать оптимальные величины основных параметров, от которых зависит КПД: диаметра и частоты вращения.

Поэтому на малых судах КПД реальных винтов может оказаться много ниже, составлять всего 45%. Максимальной эффективности гребной винт достигает при относительном скольжении 10 - 30%.

Размещено на Allbest.ru