Енергетична установка судна

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

Загальна характеристика судна. Мореплавні характеристики

Склад суднової енергетичної установки

Головний двигун, суднова електростанція. Котельна установка

Загальна характеристика судна. Мореплавні характеристики

Буксир - судно, призначене для водіння на буксирному канаті або штовхання поодиноких несамохідних судів або складів, виконання рейдових робіт по формуванню складів, переміщенню судів в умовах обмеженої акваторії порту та ін. Поява буксирів як окремого класу судів сходить до самого початку практичного застосування парових машин на судах. Після успішних випробувань в Англії в 1788 р. колісного пароплава В. Саймингтон побудував буксир "Шарлотта Дундас", який водив баржі водотоннажністю 70 тонни із швидкістю більше 3 вузлів (ок. 6 км/год).

Сучасні буксири, буксири-товкачі і товкачі класифікуються залежно від району плавання і характеру виконуваних завдань. Буксири, за винятком буксирів-плотоводів, відносять до класу обслуговуючих судів і розділяють на океанські, морські, рейдові, портові і для внутрішніх водних шляхів. Буксири-плотоводи, буксири-товкачі, плотоводи і товкачі експлуатуються на внутрішніх водних шляхах. Буксири-товкачі, які можуть буксирувати судна і склади на буксирному канаті або методом штовхання, експлуатуються як на внутрішніх водних шляхах, так і в морських умовах (морські барже-буксирные склади).

Буксири відрізняються малою довжиною, що забезпечує необхідні маневрові якості, високими тяговими показниками, великою остійністю. Потужність великих океанських буксирів досягає 9200 кВт, а потужність буксирів-рятувальників - 16 000 кВт, потужність портових буксирів доходить до 2600 кВт. Швидкість океанських і морських буксирів складає 12-18 вузлів (22.2-33 км/год), портових і рейдових буксирів - 10-12 вузлів (18.5-22.2 км/год). буксир котельний мореплавний електростанція

Буксирні судна оснащуються буксирним пристроєм, що забезпечує буксирування несамохідних судів, а також судів, що втратили здатність рухатися своїм ходом. Основними конструктивними вузлами буксирного пристрою є буксирні гак, буксирна лебідка, на барабан якої намотується буксирний канат, і буксирні арки, що направляють і обмежують рух буксирного каната. Буксирна лебідка дозволяє змінювати довжину буксирного каната, забезпечуючи на звивистому судновому ходу при малій довжині каната необхідну керованість, а на прямому судновому ходу - зменшувати опір складу за рахунок збільшення довжини буксирного каната. Буксирний гак використовується при відмові буксирної лебідки. Буксири-товкачі, окрім буксирного пристрою, обладналися зчіпним або автозчіпним пристроєм, що забезпечує жорстке зчеплення носової частини судна з кормовою частиною складу. Товкачі обладналися тільки зчіпним (автозчіпним) пристроєм. Конструкція зчіпних і автозчіпних пристроїв різноманітна. У річкових і озерних умовах вітчизняні буксири-товкачі і товкачі обладналися однозамковими або двохзамковими автозчепами, які забезпечують зчеплення замків типу клішні, встановлених на одному судні, з вертикальними рейками, укріпленими на торцевій частині (транце) іншого судна. На морських баржебуксирных складах зчеплення товкача і баржі робиться за допомогою потужних гідравлічних зчепів, що забезпечують можливість взаємних нахилів товкача і баржі відносно загальної горизонтальної осі. На портових буксирах застосовуються вакуумні зчепи. Ці буксири оснащуються також маніпуляторами для захоплення буксирного каната. Для забезпечення високої маневреності портові буксири оснащуються гвинторульовими колонками, що міняють напрям сили упору гвинта за бажанням судноводія. Буксири-рятувальники оснащуються різноманітним устаткуванням для надання допомоги судам, що терплять лихо, - буксирування судів, що втратили хід, зняття з мілини, відкачування води, гасіння пожеж, порятунку людей. Усі буксири-товкачі і товкачі обладналися потужним кормовим якірним пристроєм, що забезпечує утримання на кормовому якорі штовханого складу на течії. Потужність річкових буксирів-товкачів і товкачів пов'язана з розміром складів, які, у свою чергу, визначаються габаритами водного шляху. Т. до. ефективність перевезень зростає при збільшенні вантажопідйомності складів, на великих річках використовують потужні буксири-товкачі. Потужність найбільш великих вітчизняних товкачів досягає 2-3 тис. кВт. На Міссісіпі, де можливе застосування особливо великих складів, потужність товкачів досягає 9 тис. кВт.

Склад суднової енергетичної установки

Судова енергетична установка являє собою складний комплекс взаємопов'язаних механізмів, теплообмінних апаратів, пристроїв і трубопроводів, призначених для забезпечення руху судна із заданою швидкістю, а також для постачання енергією різних механізмів, систем, пристроїв .

Основна частина вироблюваної судновою енергетичною установкою енергії витрачається на переміщення судна по воді під дією упора, створюваного роботою суднового рушія (гребного гвинта, гребного колеса, крильчатого рушія і т. Д.), Який приводиться в рух головним двигуном судна.

На судах застосовують в основному двигуни, в яких механічна енергія виробляється в результаті перетворення теплової енергії, що утворюється при спалюванні палива. Залежно від робочого середовища такі двигуни, звані тепловими, Підрозділяють на дві основні групи - парові і двигуни внутрішнього згоряння.

парові двигуни - Парові турбіни і машини (на старих судах) - використовують енергію пара, що утворюється в парових котлах при спалюванні палива в їх топках.

Двигун внутрішнього згорання використовують енергію газів, що утворюються при згорянні палива в самих двигунах. До цієї групи належать також газові турбіни, які використовують енергію газів, що утворюються при згорянні палива в спеціальних камерах або генераторах газу.

Залежно від способу перетворення теплової енергії в механічну в двигунах останні поділяють на такі типи: поршневі, У яких зворотно-поступальний рух поршнів під тиском робочої сили перетворюється в обертальний рух вала; турбінні - Вал обертається під дією швидкісного потоку частинок пари або газу, що впливає на лопатки насадженого на вал робочого колеса; реактивні, у яких тяга створюється під впливом реакції струменя газів, яка витікає з сопла двигуна.

На сучасних судах встановлюють такі типи головних двигунів: двигуни внутрішнього згоряння, парові турбіни, газові турбіни. Кожному типу відповідає свій спосіб передачі крутного моменту від головного двигуна до гребного валу.

Пряма передача від головного двигуна до гребного валу здійснюється при використанні малооборотних суднових дизелів. При середньо-і високооборотних дизелях обертання гребного валу передається за допомогою зубчастої передачі - редуктора. Редукторного передачу застосовують також в паротурбінних установках (ПТУ) (при цьому турбіна робить 5000-6000 об / хв. А гребний вал - 80-200 об / хв), а також в установках з декількох будь-яких двигунів, що працюють на один гребний вал.

На цивільних судах найбільшого поширення набули дизельні та двигуни установки. Перші застосовують майже на всіх нових судах з потужністю енергетичної установки до 20 000-30 000 кВт. Двигуни установки доцільно використовувати при потужностях від 15 000-18 000 до 30 000 - 38 000 кВт на один вал, проте в зв'язку зі створенням потужних економічних дизелів, а також різким зростанням цін на паливо, число парових турбін навіть на великих морських судах істотно скоротилося . У 1986 р в складі світового торгового флоту близько 98%. судів мали дизельні установки. Застосування газотурбінних установок (ГТУ) на великих судах носить поки експериментальний характер, зате на малих швидкохідних судах, наприклад на судах на підводних крилах, вони набули широкого поширення. На суднах, що мають за умовами експлуатації два ходових режиму, що відрізняються по споживаної потужності і тривалості, застосовують комбіновані установки.

Вони складаються з двигунів двох типів - основного (дизеля або парової турбіни), що забезпечує тривалий економічний хід, і так званого форсажного двигуна, призначеного для різкого короткочасного збільшення потужності з метою отримання великій швидкості ходу. Як форсажних двигунів зазвичай застосовують менш економічні, але зате значно більш компактні газові турбіни. Такі комбіновані суднові енергетичні установки застосовують на тих судах, яким необхідно точно витримувати розклад незалежно від погоди (деякі лінійні пасажирські, контейнерні, накатні і т. П. Суду). До комбінованих належать також такі установки, в яких двигуни обох типів пов'язані єдиним термодинамічним циклом, з метою істотного підвищення загального ККД установки. У таких установках теплота відхідних газів двигуна одного типу використовується в утилізаційному парогенераторі для приготування робочого пара або газу для двигуна іншого типу. буксир котельний мореплавний електростанція

На деяких судах, які повинні мати підвищену маневреністю - криголамах, поромах, плавучих кранах, портових буксирах, - використовують установки з електродвіженіем; гребні гвинти обертаються гребними електродвигунами, які живляться електричним струмом від генераторів, що мають в якості первинного двигуна дизель, парову або газову турбіни. Такі судна називають відповідно дизель-електрохід, турбоелектроходамі або газотурбоелектроходамі.

До складу кожної енергетичної установки входять: головний двигун - для створення необхідної потужності, яка забезпечує судну задану швидкість; рушій - для перетворення енергії обертання двигуна в упор, прикладений до судна; валопровод - для передачі потужності від головного двигуна до рушія (якщо головний двигун має більше число оборотів, ніж рушій, між останнім і Валопроводи встановлюють понижуючий редуктор); допоміжні механізми для забезпечення судна електроенергією, парою для побутових потреб, опрісненої водою тощо.

Енергетичну установку розміщують на судні в спеціальних приміщеннях, які називаються відділеннями. Залежно від типу установки розрізняють: котельні відділення, В яких розміщують головні котли з обслуговуючими їх механізмами; машинні відділення, В яких розташовують головні двигуни з обслуговуючими їх механізмами; відділення допоміжних механізмів, В яких розміщують механізми суднової електростанції, випарні установки, рефрижераторні установки та ін.

Головний двигун, суднова електростанція. Котельна установка

Головний двигун буксира - двигун внутрішнього згоряння. Двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ) -- тепловий двигун, в якому згорання приготовленої горючої суміші і перетворення виділеної при цьому теплоти в механічну роботу відбувається всередині замкнутої робочої порожнини (в циліндрі) двигуна. Перший ДВС був сконструйований в 1860 році французьким винахідником Е. Ленуаром. Двигуни внутрішнього згоряння умовно класифікуються за місцем установки, конструктивним та іншими ознаками. Так, за способом установки на маломірному судні вони поділяються на стаціонарні двигуни (на катерах) і підвісні човнові мотори (на мотолодках). У поршневих ДВЗ згоряння палива і перетворення теплової енергії в механічну відбувається всередині циліндра. Дизельний двигун характеризується займанням палива без використання свічки запалення. У розігріте в циліндрі повітря від адіабатичного стискування (до температури, що перевищує температуру займання палива) через форсунку упорскує порція палива. В процесі уприскування паливної суміші відбувається його те, що розпиляло, а потім навколо окремих крапель паливної суміші виникають вогнища згорання, у міру уприскування паливна суміш згорає у вигляді факела. Оскільки дизельні двигуни не схильні до явища детонації, характерного для двигунів з примусовим займанням, в них допустиме використання більш високих мір стискування (до 26), що, у поєднанні з тривалим горінням, що забезпечує постійний тиск робочого процесу, благотворно позначається на ККД цього типу двигунів, який може перевищувати 50 % у випадку з великим судновим двигуном. Дизельні двигуни є менш швидкохідними і характеризуються великим моментом, що крутить, на валу. Також деякі великі дизельні двигуни пристосовані для роботи на важких паливах, наприклад, мазуті. Запуск великих дизельних двигунів здійснюється, як правило, за рахунок пневматичної схеми із запасом стислого повітря, або, у випадку з дизель-генераторними установками, від приєднаного електричного генератора, який при запуску виконує роль стартера. Усупереч поширеній думці, сучасні двигуни, що традиційно називаються дизельними, працюють не по циклу Дизеля, а по циклу Тринклера - Сабатэ зі змішаним підведенням теплоти. Недоліки дизельних двигунів обумовлені особливостями робочого циклу - більш високою механічною напруженістю, що вимагає підвищеної міцності конструкції і, як наслідок, збільшення її габаритів, ваги і збільшення вартості за рахунок ускладненої конструкції і використання дорожчих матеріалів. Також дизельні двигуни за рахунок гетерогенного згорання характеризуються неминучими викидами сажі і підвищеним вмістом оксидів азоту у вихлопних газах.

Електрична станція судна є електроустановкою, що призначену для вироблення, перетворення і розподілу електричної енергії і складається з її джерел і головного розподільного щита.

Суднові електростанції класифікують за призначенням, роду струму, типу первинного двигуна, способам відбору потужності і управління.

За призначенням електростанції розділяють на основні, аварійні і спеціальні. Основна електростанція забезпечує електроенергією судно в усіх режимах його роботи. До її складу на самохідному судні повинні входити не менше двох основних джерел електроенергії. Розташовується основна електростанція в машинному відділенні (МО), причому головний розподільний щит (ГРЩ) може бути винесений в центральний пост управління (ЦПУ) або в окреме приміщення. Аварійна електростанція передбачається 4 на-судне для живлення від аварійних джерел електроенергії (при виході з ладу основної електростанції) ряду приймачів, від яких залежить живучість судна і безпека плавання. Електростанції спеціального призначення служать для живлення гребних електричних установок (ГЭУ), приводу черпакового ланцюга і інших механізмів і пристроїв.

Суднові парові котельні установки роблять пару, необхідну для роботи головних машин, а також і для інших допоміжних цілей на судах з паровими поршневими або паротурбінними силовими установками. Залежно від споживачів пари суднові котли розділяють на головні, такі, що забезпечують головні машини парою, і допоміжні, живлячі допоміжні механізми і подаючі пару для інших потреб. Головні суднові парові котли повинні мати високу міру надійності в роботі, витримуючи швидку зміну режиму роботи, а для забезпечення форсованого ходу судна тимчасово збільшувати пару понад нормальну кількість.

На судах в якості головних парових котлів застосовують у більшості випадків водотрубні котли. Поверхню нагріву водотрубних котлів складають труби, заповнені водою і омивані зовні гарячими газами, що отримуються в результаті горіння палива. На відміну від труб водотрубних котлів труби огнетрубных котлів, навпаки, омиваються гарячими газами зсередини, а зовні знаходиться вода, що підлягає випару. На судах знаходять застосування також і комбіновані котли, по своїй конструкції близькі до огнетрубным, але елементи, що мають, і водотрубних котлів. Котли бувають з природною і примусовою циркуляцією води. Прямоточними котлами називаються такі, у яких при примусовій циркуляції води вона за один раз проходження по трубках повністю перетворюється на пару.Водотрубні котли, що застосовуються на морських судах в якості головних парових котлів, з природною циркуляцією барабанного типу мають високу питому паропроизводительность, що досягає 80 кг/м2 в годину і при тиску 100-120 атм. К. п. д. цих котлів досягає 93%. Такі котли мають велику надійність в експлуатації. Мала кількість води, що знаходиться в них, дозволяє швидко вводити їх в дію, а підтримка постійного тиску пари під час експлуатації вимагає обов'язкового автоматичного регулювання. Допоміжні суднові парові котли служать для забезпечення парою допоміжних механізмів, для обігріву приміщень, для інших потреб на судах, де в якості головних двигунів встановлені двигуни внутрішнього згорання. Часто на теплоходах встановлюють допоміжні котли, що використовують тепло відпрацьованих газів двигунів внутрішнього згорання. Такі котли називаються утилізаціями.

На усіх теплоходах, разом з котлами утилізацій, працюючими тільки на ходу судна, встановлюють допоміжні парові котли, що забезпечують пором споживача на стоянці, або водотрубні комбіновані котли, працюючі на ходу судна як утилізації, а на стоянці - як звичайні допоміжні котли, що опалюються рідким паливом.

Використана література

1. К. Н. Чайников. Общее устройство судов

2. Фрид Е. Г. Устройство судна. -- Ленинград: Судостроение, 1989. -- 344 с. -- 25 000 экз. -- ISBN 5-7355-0125-9.

3. Шиняев Е. Н. Судовые паровые котлы и их эксплуатация. -- М.: Транспорт, 1979. -- 240 с.

Размещено на Allbest.ru