Материал: Kursovaya_seu_Ugulava

МИНЕСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОЛВАТЕЛДЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗРОВАНИЯ

«НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРТТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Р.Е. АЛЕКСЕЕВА» НГТУ

Кафедра «Энергетические установки и тепловые двигатели»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине «Судовые энергетические установки»

Выполнил Угулава Р. Г.

Группа 17-КС-1

Проверил Зеленов С. Н.

Нижний Новгород, 2019

Оглавление

Введение 2

1 Описание и основные характеристики проектируемого судна 3

2 Обоснование выбора типа СЭУ 4

3 Выбор и обоснование главных двигателей, типа главной судовой передачи и числа линий валопровода 6

3.1 Технико-экономическое обоснование выбора главных двигателей 6

3.2 Выбор числа валов и типа передачи 6

3.3 Выбор главных двигателей 7

3.4 Обоснование выбора двигателя и передачи 9

3.5 Расчет передачи мощности к движителям 13

4 Расчет валопровода 15

4.1 Расчет основных элементов валопровода 15

4.2 Соединение гребного винта с валом 17

4.3 Подшипники валов 17

4.4 Тормозное устройство 18

4.5 Проверка вала на критическую частоту вращения 18

5 Выбор вспомогательных механизмов, оборудования и устройств систем СЭУ 21

5.1 Выбор Судовой электростанции 21

5.2 Выбор системы теплоснабжения 25

5.3 Выбор оборудования и устройств систем СЭУ 31

5.3.1 Система сжатого воздуха 31

5.3.2 Система охлаждения 32

5.3.3 Масляная система 35

5.3.4 Топливная система 38

5.3.5 Газовыпускная система 40

6 Расчёт энергетических запасов 43

7 Размещение механизмов в машинном отделении 46

8 Автоматизация 48

9 Технико – экономические показатели СЭУ 53

Заключение 55

Список используемых источников 57

Введение

Судовая энергетическая установка представляет собой комплекс взаимосвязанных механизмов, теплообменных аппаратов, устройств и трубопроводов, предназначенных для обеспечения движения судна с заданной скоростью, а также снабжения энергией его различных механизмов, систем устройств и т.п.

Энергетическая установка включает в себя:

главный двигатель – создаёт необходимую мощность, благодаря которой обеспечивается заданная скорость судна;

валопровод – передаёт мощность от главного двигателя к движителю, в нашем случае винту;

движитель – служит для преобразования энергии двигателя в полезную работу по созданию упора, приложенного к судну;

вспомогательные механизмы – служат для обеспечения судна электроэнергией, паром для бытовых нужд, опресненной водой и пр.

Судовая энергетическая установка должна отличаться компактностью, легкостью и экономичностью, т.е. расходовать как можно меньше топлива на единицу мощности в час и потребляя при этом наиболее дешевое топливо.

В ходе выполнения данного курсового проекта решаются технические задачи проектирования судна и его энергетической установки комплексно, как единой системы, с учетом особенностей судна, его типа и назначения, а также условий эксплуатации.

1 Описание и основные характеристики проектируемого судна

В качестве исходного выбрано судно, проектирование которого ведется в рамках курсового проекта по дисциплине «Основы кораблестроения». Это танкер смешенного плавания проекта Севере-Макс класса КМ ICE2 R2-RSN AUT2, предназначенный для эксплуатации из порта Ярославль в Архангельск. Основные характеристики судна:

• водоизмещение D = 5982,1 т;

• длина L= 125 м;

• ширина B = 13,7 м;

• высота борта H = 6 м;

• центр тяжести xg= 2.95 м, z_g= 4.73 м;

• коэффициенты полнот = 0.852, = 0.929, = 0,996 ;

• количество гребных винтов: 2

• скорость хода V=12 узл

• автономность: 15 сут

• численность экипажа: 14 чел

2 Обоснование выбора типа сэу

Выбор типа установки для проектируемого судна производится на основе сравнительной оценки наиболее перспективных вариантов судовой энергетической установки (СЭУ), удовлетворяющих поставленным требованиям. При окончательном выборе типа СЭУ учитывается возможность достижения оптимальных показателей и реальность поставок нового типа основного оборудования.

Важными требованиями к СЭУ сухогрузных судов являются: простота, компактность, высокая надёжность, экономичность.

Практически все суда смешанного плавания оборудованы дизельными энергетическими установками (ДЭУ). Их широкому распространению способствует непрерывное улучшение технико-эксплуатационных показателей путем совершенствования наддува и рабочего процесса дизелей, а также применения в них тяжёлых сортов топлива и др.

Выбор главных двигателей и типа передачи мощности гребным винтам рассматривается как поиск варианта пропульсивного комплекса, который бы обеспечивал большие эффективные технико-экономические и эксплуатационные показатели судна.

Различают следующие дизельные энергетические установки:

а) Установки с МОД

Применение МОД обусловлено их высокой экономичностью, возможностью использования дешевых остаточных высоковязких топлив, высокой надежностью, отсутствием передач между двигателем и валопроводом, удобством обслуживания, низким уровнем шума и вибрации. Но к отрицательным сторонам МОД установки относят высокие массогабаритные показатели.

б) Установки с СОД

Дизельные установки с СОД применяются на морских судах транспортного, технического, вспомогательного и промыслового флота, на судах смешанного плавания, речных и специальных. После установок с МОД они занимают второе место по распространенности и область их применения постоянно расширяется. К СОД обычно относятся двигатели, частота вращения которых составляет 350-750 об/мин. Поскольку для эффективной работы винтов требуется несколько меньшая частота вращения (60-150 об/мин), то в состав ДУ с СОД входят редукторы.

в) Установки с ВОД

К ВОД относят двигатели, имеющие частоту вращения более 750 об/мин. Ниже приведены сравнительные данные некоторых типов ДВС, применяемых в СЭУ. Высокооборотные двигатели имеют в сравнении с МОД и СОД лучшие массовые и стоимостные показатели, однако, большие удельные расходы топлива и масла, меньший ресурс работы и повышенный уровень шума. Применение ВОД в ДУ позволяет значительно снизить массу и габариты ПУ, обеспечить более высокую ремонтопригодность и более низкую стоимость установки.

Вывод: проектируемое судно имеет небольшую мощность и габариты машинного отделения не позволяют установить малооборотный двигатель, то в качестве главной энергетической установки на проектируемом судне будем использовать установку с нереверсивными высокооборотными ДВС, работающие через реверсредукторы на винте фиксированного шага

3 Выбор и обоснование главных двигателей, типа главной судовой передачи и числа линий валопровода

3.1 Технико-экономическое обоснование выбора главных двигателей

Главная энергетическая установка транспортного судна проектируется, исходя из условия обеспечения заданной скорости хода при оптимальном использовании мощности.

При выборе типа главного двигателя учитывается:

-необходимость обеспечения длительной эффективной работы установки на двух режимах, существенно различающихся по мощности;

-необходимость обеспечения длительной устойчивой работы установки при малом и самом малом ходе судна;

-малую продолжительность реверса установки и ограничения по частоте реверсов;

-массогабаритные ограничения агрегатов.

Выбор главных двигателей и типа передачи мощности гребным винтам рассматривается как поиск такого варианта пропульсивного комплекса, который обеспечивал бы наиболее эффективные технико-экономические и эксплуатационные показатели судна.

3.2 Выбор числа валов и типа передачи

Выбор числа валов зависит от мощности установки, назначения судна и его осадки, а также требований, предъявляемых к маневренности и живучести судна.

Для транспортных морских судов оптимальной по экономичности для эксплуатационного режима является одновальная установка с ВФШ. Такая установка отличается простотой и удобством обслуживания, позволяет получать высокий пропульсивный КПД, хорошие массовые и габаритные показатели.

Необходимость в многовальной установке возникает для судов большой грузоподъемности и скорости с мощностью установок от 5000 до 10000 кВт:

- когда необходимая мощность СЭУ не может быть эффективно переработана одним винтом;

- когда осадка судна ограничивает диаметр винта;

- когда требуется обеспечить судну высокие маневренные качества, в частности, его управляемость на заднем ходу;

- при необходимости повышения живучести СЭУ.

Пропульсивные качества крупнотоннажных одновальных судов и быстроходных судов с ограниченной осадкой, имеющих ЭУ большой агрегатной мощности, могут быть повышены при использовании двух ВФШ (правого и левого вращения), но при этом конструкция валопровода и главной передачи существенно усложняются.

Для данного проектируемого судна выберем двухвальную установку, так как диаметр винта ограничен осадкой (при осадке в 4 метра диаметр винта 2,7м или 0,675 от осадки).

Для судов транспортного флота более характерны стабильные режимы плавания. Наиболее важные требования к энергетическим установкам таких судов - простота, компактность, высокая надежность и экономичность. Вместе с тем к ним не предъявляются повышенные требования по маневренности, достижению больших тяговых усилий и длительной эксплуатации при пониженных оборотах гребного вала. Для судов данного типа рекомендуются прямая и редукторная передачи.

В связи с выбором высокооборотного двигателя, частота вращения на фланце которого составляет n = 1200 об/мин, а частота вращения гребного вала проектируемого судна составляет n=252 об/мин, для обеспечения заданной частоты вращения гребного винта принимаем редукторную передачу.

3.3 Выбор главных двигателей

Выбор главных двигателей выполняется по критериям, отражающим особенности проектируемого судна и СЭУ. Основные критерии: расход топлива, масла, ресурс и установочные размеры двигателя.

Расчет элементов движительного комплекса при выборе энергетической установки произведен в курсовом проекте по Основам кораблестроения. По этим данным строим графики зависимости диаметра винта от числа оборотов (Dв = f(n)), а также зависимости мощностей от числа оборотов (Ne = f(n), 1,15Ne = f(n), 1,25Ne =f(n)), графики приведены на рисунке 3.3.1. Коэффициент 1,15 учитывает эксплуатационный запас. Коэффициент 1,25 принимаем для нахождения верхней границы максимальной мощности, из соображений, что она не должна превышать значение расчётной мощности более чем на 25%. Исходя из этих условий, получаем диапазон: 1470 кВт - 1600 кВт, в пределах которого выбираем двигатель. По каталогу подобрано несколько двигателей, мощность которых близка к потребной мощности. Выбранные двигатели представлены в таблице 3.3.1.

Рисунок 3.3.1 – Зависимость мощности и диаметра вала от частоты

Таблица 3.3.1 – Выбор главного двигателя