Материал: Методические указания к курсовому проекту СЭУ исправл 25.11.09

Коэффициент запаса устойчивости должен быть

где = (1,25…1,30) - максимальный упор гребного винта.

Расчёт тормоза валопровода. Для стопорения валопроводов в аварийных ситуациях (повреждение винта или валопровода, ремонта их и т.п.) их оборудуют тормозом. Большинство тормозов валопроводов работает по принципу сухого механического трения. Их часто совмещают с фланцевым соединением.

Цель расчёта – определить конструктивные параметры тормоза и обеспечить требования Правил Регистра по усилию затяжки. Расчёт ведется в следующей последовательности.

1.Определяется момент на гребном валу, кН·м, создаваемый застопоренным гребным винтом, ,

где k_m – коэффициент момента застопоренных четырёх- и трёхлопастных гребных винтов в зависимости от дискового θ и шагового Н/D_в отношений (рис.1); ψ = 0,2 – коэффициент попутного потока; - скорость движения судна с застопоренным гребным винтом, равная обычно 3…4 м/с; D_в - диаметр винта, м; ρ – плотность воды, кг/м³.

Рис.1. Значения

2 . Находится (рис. 2) диаметр тормозного диска, м:

,

где f - коэффициент трения, принимаемый для стали по стали (бугели без фрикционной ленты) равным 0,15…0,18; для асбестовой ленты по стали – 0,32…0,35; для ленты ферродо по стали – 0,4; – угол охвата одного бугеля (обычно 110 -130 ); k = b_т/D_т - отношение ширины тормозной ленты к диаметру тормоза, k = 0,12 ÷ 0,14; p = (6…8)10 кПа – среднее допускаемое давление на тормозную поверхность.

3. Определяются необходимые силы, кН, торможения ленты = и затяжки винта 2 (рис.2), в формуле e – основание натурального логарифма

4. Рассчитывается момент затяжки стяжного винта тормозной ленты, кН·м, где и - углы соответственно подъёма винтовой линии (нарезки) и трения. Необходимые величины углов можно найти из соотношений: здесь s – шаг резьбы, мм; - средний диаметр нарезки винта, мм; - угол профиля при треугольной резьбе; коэффициент трения в резьбе.

Рис. 2. Тормоз валопровода:

1 - гайка стяжного винта; 2 – стяжной винт; 3 – штырь стяжного винта; 4 - фрикционные колодки; 5 - бугель с головкой для штыря; 6- штыри; 7 – фундамент; 8 – бугель с головкой для стяжного винта

_{5. Определяется усилие затяжки на рукоятке:}

где L – длина рукоятки, м.

Усилие затяжки на 1 чел. не должно превышать кН.

Допускается работа на тормозе не более 2 чел., следовательно, кН.

3. Выбор вспомогательных механизмов, оборудования и устройств систем сэу

3.1. Выбор сэс

Механизмы и оборудование, устанавливаемые на судне, за исключением палубных и производственных, входят в состав вспомогательной установки, систем энергетической установки и общесудовых систем. Энергия, потребляемая этими механизмами, как правило, электрическая, привод – гидравлический или электрический.

Согласно Правилам РРР и РМРС выбирают род тока и величину его напряжения для всех групп потребителей, т.е. механизмов, обслуживающих ЭУ, общесудовые системы палубных механизмов и прочих потребителей. Род тока и его напряжение могут быть едиными для всех потребителей, но могут быть и различными для отдельных групп, (например, напряжение в сети освещения может отличаться от напряжения в силовой сети).

В настоящее время на судах применяется, в основном, переменный ток. Постоянный ток используется лишь на специальных судах технического флота, судах малой мощности, где устанавливаются навешенные на главный двигатель генераторы и аккумуляторные батареи.

Величина напряжения тока регламентирована Правилами Регистра, которые разрешают применять на судах генераторы с номинальным напряжением при постоянном токе – 27, 115, 230В, при переменном трёхфазном токе – 133, 230, 400В. Выбор рода тока и напряжений должен быть обоснован в пояснительной записке. С учетом принятых параметров тока производят выбор вспомогательных механизмов с соответствующим приводом. Эти данные послужат в дальнейшем основой для расчета и комплектации судовой электростанции (СЭС). Первичные двигатели генераторов обычно определяются типом СЭУ. На судах с ДУ, ГТУ и комбинированными установками для привода генератора обычно применяют ВОД, на судах с ПТУ- вспомогательные паровые турбины.

В качестве аварийных источников электроэнергии применяются дизель-генераторы и аккумуляторные батареи.

Необходимая мощность СЭС определяется на основе энергетичес­кого баланса путем составления таблицы нагрузки всех установленных потребителей на основных режимах работы проектируемого судна или по приближенным зависимостям, полученным на основании опыта эксплуатации судов, подобных проектируемому.

Табличный способ заключается в составлении таблицы нагрузок генераторов на различных режимах работы судна: ходовой режим (в грузу и в балласте); съемка с якоря; стоянка с грузовыми операциями (для пассажирских судов – с пассажирами на борту); стоянка без грузовых операций (для пассажирских судов – без пассажиров); маневренные режимы; аварийные режимы и др. Для судов специального назначения учитывают также режимы, определяемые их назначением и спецификой, например, на буксирах - ход с возом, на рыболовных судах ход с тралом и т.п.

Примерный вид таблицы нагрузок судовой электростанции на переменном токе приведен в [3,4].

Выбор мощности и числа генераторов осуществляется в зависимости от средневзвешенного коэффициента мощности . Если генератора, то мощность и число генераторов вы­бирают по суммарной активной мощности , если , то их выбирают по

Судовая электростанция должна удовлетворять следующим требованиям:

- загрузка работающих генераторов должна составлять не менее 60…70% их номинальной мощности;

- число установленных генераторов и их тип должно быть минимальным, они должны по возможности быть однотипными;

- на каждом режиме (кроме аварийного) в резерве должно быть не менее одного генератора, способного заменить наибольший по мощности из работающих.

Как правило, судовая электростанция комплектуется из 2…3 генераторов. Применение более трёх целесообразно в том случае, если мощность, потребляемая на режиме стоянки, составляет не более 30% мощности одного ДГ.

На судах с мощностью главных двигателей > 1430 кВт надо пре­дусматривать установку турбогенераторов, работающих от пара утилизационных котлов.

На основании таблицы нагрузок выбирают аварийную электростан­цию. Перечень потребителей, которые должны получать питание от аварийной электростанции, устанавливается Правилами Речного и Морского Регистров.

При выходе из строя аварийного дизель-генератора, в качестве аварийных источников тока используют аккумуляторные батареи. Тогда расчётную ёмкость батарей, необходимую для питания потребителей, определяют по формуле

где - мощность i-го потребителя, Вт; - время работы i-го пот­ребителя, ч; n – число потребителей, мощность которых учитывается; V - напряжение батарей, В; – ток j-го потребителя, A; - время работы- j-гo потребителя, ч; m- число потребителей, ток которых учитывается; - коэффициент, учитывающий саморазряд, принимаемый равным 0,9; - коэффициент, учитывающий снижение ёмкости за время кратковременных разрядов и принимаемый равным 0,8…0,85.

Аналитический (статистический) метод определения мощности судовой электростанции основан на зависимостях, полученных в ходе обработки статистических данных по судам различных типов и назначений.

Для транспортных судов с ДВС необходимая мощность судовой электростанции в ходовом режиме N_х, кВт, подсчитывается по форму­ле

где N_e - мощность главной установки, кВт, N_б.п - расчетная мощ­ность бытовых потребителей, кВт, ∆N - мощность наибольшего из эпизодически включаемых потребителей, кВт (вводится в формулу, если ∆N_х>N_б.п).

Для определения мощности бытовых потребителей используется зависимость: