3.6 Конструкция и принцип работы шлюпочной лебедки

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА
ОМСКИЙ ИНСТИТУТ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА – ФИЛИАЛ
ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«НОВОСИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВОДНОГО
ТРАНСПОРТА»
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
по дисциплине:
«Судовые вспомогательные механизмы и устройства»
для подготовки к Итоговой
государственной аттестации выпускников специальности:
180403 «Судовождение»
2014 г.
Организация-разработчик:
Омский институт водного транспорта - филиал ФГБОУ ВО «НГАВТ», структурное подразделение СПО Омское командное речное училище имени капитана Евдокимова В.И.
Разработчик:
Гринимеер В.В., зав. судоводительским отделением, преподаватель специальных дисциплин
Ф.И.О., ученая степень, звание, должность,
Рекомендована цикловой методической комиссией судовдительских дисциплин
Протокол № _______ от «_____» ___________ 20_____г.
Председатель ____________________ /В.В. Гринимеер/
Рассмотрено на Методическом совете
Протокол №___ от «_____» ___________ 20_____г.
Утверждаю «_____» ___________ 20_____г.
Начальник учебно-методического отдела ________________ /Е.В. Жердева/
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
СОДЕРЖАНИЕ
1
НАСОСЫ И ВЕНТИЛЯТОРЫ ...................................................................... 4
1.1
Технические характеристики судовых насосов: Q и H .............................. 4
1.2
Классификация поршневых насосов. Воздушные колпаки ....................... 7
1.3
Конструкция, принцип действия поршневых насосов ............................. 10
1.4
Центробежный насос типа «К», конструкция и принцип действия ........ 12
1.5
Кавитация в центробежном насосе. Способы борьбы с кавитацией ...... 14
1.6
Осевая сила в центробежном насосе и способы ее уравновешивания ... 15
1.7
Струйные насосы. Принцип работы эжекторов ........................................ 19
1.8
Назначение, устройство и принцип действия шестеренчатых насосов.. 21
1.9
Назначение, устройство и принцип действия винтовых насосов ........... 27
1.10
Назначение, устройство и принцип действия осевого насоса ................. 29
1.11
Устройство и принцип действия вихревых насосов ................................. 33
1.12
Назначение, классификация, и принцип действия вентиляторов ........... 36
2
СУДОВЫЕ СИСТЕМЫ ............................................................................... 41
2.1
Назначение и классификация судовых систем.......................................... 41
2.2
Арматура судовых систем. Классификация арматуры ............................. 43
2.3
Устройство балластной системы. Требования Речного Регистра РФ..... 47
2.4
Устройство осушительной системы. Требования Речного Регистра РФ 49
2.5
Санитарные системы речных судов ........................................................... 51
2.6
Система водоснабжения, состав схемы, работа ........................................ 53
2.7
Станция приготовления питьевой воды «Озон 0,5» ................................. 55
2.8
Назначение систем: сточной, фановой и шпигатов .................................. 57
2.9
Назначение и типы систем отопления........................................................ 59
2.10
Классификация противопожарных систем ................................................ 63
2.11
Пожарные извещатели ................................................................................. 67
2.12
Система водотушения .................................................................................. 69
2.13
Система пенотушения и жидкостного тушения........................................ 72
2.14
Система углекислотного пожаротушения ................................................. 77
2.15
Специальные системы наливных судов ..................................................... 80
2
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
2.16
Газоотводная система наливных судов ...................................................... 81
3
СУДОВЫЕ УСТРОЙСТВА ......................................................................... 84
3.1
Виды рулевых приводов .............................................................................. 84
3.2
Гидравлическая рулевая машина, конструкция и принцип действия..... 87
3.3
Электрическая рулевая машина, конструкция и принцип действия....... 91
3.4
Конструкция, принцип действия электроручного брашпиля .................. 94
3.5
Назначение и типы шлюпбалок .................................................................. 96
3.6
Конструкция и принцип работы шлюпочной лебедки ............................. 98
3.7
Назначение и устройство буксирных лебедок .......................................... 99
3.8
Устройство и принцип действия автосцепов .......................................... 103
3.9
Устройство и принцип действия водогрейных котлов ........................... 108
3.10
Устройство и принцип действия утилизационных котлов .................... 112
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ..................................................... 116
3
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
1
НАСОСЫ И ВЕНТИЛЯТОРЫ
1.1
Технические характеристики судовых насосов: Q и H
Насосами называются гидравлические машины, преобразующие механическую энергию двигателя в механическую энергию перемещаемой жидкости.
На судах применяются насосы различных типов и конструктивных форм.
По принципу действия их подразделяют на две группы: динамические и объемные.
В динамических насосах жидкость приобретает энергию преимущественно в кинетической форме. К ним относятся насосы лопастные, вихревые и
струйные.
В лопастных насосах передача механической энергии от двигателя жидкости происходит в процессе силового взаимодействия лопастей рабочего органа (колеса) с обтекающим их потоком жидкости. По характеру движения
жидкости в колесе, которое называется рабочим, различают два основных типа
лопастных насосов – центробежные и осевые.
В центробежных насосах поток жидкости в области рабочего колеса имеет радиальное направление, а в осевых – поток жидкости параллелен оси вращения рабочего колеса.
Вихревые насосы являются динамическими насосами трения. Приращение энергии в них достигается в результате воздействия лопастей (лопаток) колеса на поток, совершающий вихревое движение.
В струйных насосах приращение энергии перекачиваемой жидкости происходит за счет кинетической энергии струи рабочей жидкости, выходящей из
сопла. Струйные насосы не имеют движущихся частей, и к ним не подходит
определение насоса как машины, преобразующей энергию двигателя в энергию
жидкости.
Объемные (гидростатические) насосы действуют по принципу вытеснения. К ним относятся поршневые, роторные и поворотные насосы.
4
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
В поршневых насосах жидкость получает энергию от поршня (плунжера),
совершающего периодическое возвратно – поступательное движение в цилиндре.
В роторных насосах передача энергии перемещаемой жидкости происходит вследствие воздействия на нее рабочего органа, совершающего вращательное или вращательно-поступательное движение. К насосам с вращательным
движением вытеснителей относятся шестеренные и винтовые, а с вращательнопоступательным движением: роторно-поршневые и роторно-пластинчатые.
У поворотных насосов вытеснитель совершает возвратно-поворотное
движение. На судах они имеют ограниченное применение в качестве насосов с
ручным приводом.
В судовой практике широко используется классификация насосов по их
назначению. В соответствии с этим различают насосы:
 судовых систем (осушительные, балластные, санитарные, пожарные и др.);
 систем судовых энергетических установок (топливные, масляные, охлаждающие);
 специального назначения (грузовые танкеров, грунтовые дноуглубительных
снарядов и т.д.);
 гидроприводов.
Насос и двигатель, приводящий его в действие, образуют насосный агрегат. Если в качестве двигателя насоса используется электродвигатель, то агрегат называется электронасосным; если двигателем насоса является дизель, то
имеем дизельнасосный агрегат; насос, приводимый в действие турбиной, называется турбонасосным агрегатом и т. д.
На судах речного флота в качестве двигателей насосов применяются в основном электродвигатели.
Работа любого насоса характеризуется несколькими основными параметрами: подачей ( Q ), напором ( H ), мощностью ( N ), коэффициентом полезного
действия ( ) и частотой вращения ( n ).
5
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Подача. Различают объемную подачу, под которой понимают отношение
объема подаваемой жидкой среды ко времени и массовую подачу насоса ( Q м )
– отношение массы подаваемой жидкой среды ко времени.
В судовой практике объемная подача Q обычно выражается в кубических
метрах в час или секунду. Массовая подача Q м связана с объемной соотношением:
Q м    Q;
(1.1)
где  – плотность жидкости, кг / м 3 .
Напор. В гидравлике – это высота, на которую способна подняться жидкость под действием статического давления, разности высот и внешней кинетической энергии жидкости. Он определяется через удельную (отнесенную к единице веса) энергию жидкости, проходящей через насос, и выражается в метрах
( Äæ  ì ).
Рисунок 1 – Определение напора насоса
Если удельная энергия жидкости на выходе из насоса (рис. 1):
Åí  pí /  g  zí  υí2 / 2 g;
(1.2)
а энергия жидкости на входе в него:
Åâ  pâ /  g  zâ  υâ2 / 2 g;
(1.3)
то напор насоса:
Í  Åí  Åâ  ( pí  pâ ) /  g  ( zí  zâ )  ( í2  υâ2 ) / 2 g;
6
(1.4)
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
где pí , pâ – давление жидкости на выходе из насоса и на входе в него, Ïà ;
g – ускорение свободного падения, ì / ñ2 ;
zí , zâ – расстояние от плоскости сравнения 0 – 0 до выходного и входно-
го сечений потока, ì
 í ,â – скорости жидкости на выходе из насоса и на входе в него, ì / ñ .
Напор Í
насоса состоит из статического Í ñò и динамического Í äèí
напоров:
Í  Í ñò  Í äèí ;
(1.5)
Í ñò  ( pí  pâ ) /   g  ( zí  zâ );
(1.6)
Статический напор:
Динамический напор:
Í äèí  ( í2  â2 ) / 2 g ;
(1.7)
Для насосов объемного типа в качестве основного параметра обычно указывают не напор Í , а создаваемое ими полное давление p . Между давлением
и напором существует зависимость:
ðgÍ ;
1.2
(1.7)
Классификация поршневых насосов. Воздушные колпаки
Поршневые насосы классифицируют по различным признакам:
1.
По способу приведения в действие их можно разделить на кривошипные
(приводные), прямодействующие и ручные.
Приводные поршневые насосы действуют от отдельно расположенного
двигателя. Поршень у этих насосов движется кривошипно-шатунным механизмом, приводимым в действие вращением его вала (см. рис. 2).
У прямодействующих насосов поршень цилиндра, перекачивающего
жидкость, соединен общим штоком с поршнем цилиндра двигателя. В качестве
рабочего тела для двигателей этих насосов используется пар и их называют паровыми прямодействующими насосами. Они широко применялись на паровых
7
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
судах. В настоящее время паровые прямодействующие насосы на судах речного
флота не применяются. Ручные насосы приводятся в действие вручную.
2.
По устройству вытеснителя насосы делят на собственно поршневые или
насосы с дисковым поршнем и плунжерные. В зависимости от расположения оси цилиндров различают насосы горизонтальные и вертикальные. На
судах применяются главным образом вертикальные насосы, так как они
занимают меньшую площадь, чем горизонтальные.
3.
По числу цилиндров судовые насосы разделяют на одно- и двухцилиндровые. Наибольшее распространение получили двухцилиндровые насосы
двустороннего действия.
Из-за неравномерной скорости поршня давление в цилиндре насоса в пе-
риод всасывания и в период нагнетания может колебаться в широких пределах.
Большое влияние на амплитуду колебаний давления в цилиндре оказывают силы инерции жидкого столба во всасывающем и напорном трубопроводах. Чтобы уменьшить влияние этих сил и выровнять подачу, применяют воздушные
колпаки, которые в зависимости от потребности устанавливают как на стороне
всасывания, так и на стороне нагнетания. На рис. 2 показана схема установки
всасывающего 4 и напорного 2 воздушных колпаков у одноцилиндрового насоса одностороннего действия.
Рисунок 2 – Установка воздушных колпаков
8
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Верхняя часть колпаков занята воздухом, а нижняя – перекачиваемой
жидкостью, причем давление, под которым находится воздух, равно давлению
на поверхности уровня жидкости. Сущность действия напорного колпака заключается в том, что в то время когда мгновенные подачи жидкости превышают среднюю подачу, избыток жидкости задерживается в колпаке. Этот избыточный объем изображен на рис. 3 вертикально заштрихованным прямоугольником внутри напорного колпака.
Рисунок 3 – Сущность действия напорного колпака
Когда подача жидкости плунжером становится меньше средней или прекращается совсем (при всасывающем ходе), воздух в колпаке расширяется и
вытесняет задержавшийся в нем избыток жидкости в напорный трубопровод.
На графике подачи заштрихованная часть площадки синусоиды bdc соответствует этому избытку, который возникает при повороте кривошипа на угол, измеряемый отрезком be. При прохождении кривошипом углов, соответствующих отрезкам аb и се, этот избыток жидкости поступает в трубопровод и поддерживает в нем движение жидкости со скоростью, близкой к постоянной.
Аналогично описанному действует и колпак на всасывающей трубе, жидкость из которого неравномерно забирается насосом по патрубку 3.
До колпака 4 жидкость движется во всасывающей трубе почти равномерно. Для того чтобы воздушные колпаки наиболее полно выполняли свои функции, их устанавливают возможно ближе к насосу либо на самом насосе.
Во время работы насоса уровень жидкости во всасывающем колпаке постепенно понижается. Происходит это потому, что давление в этом колпаке
ниже, чем в приемном резервуаре, и в нем скапливается воздух, выделяющийся
из жидкости. Чтобы скопившийся воздух не мог сразу в большом количестве
попасть в рабочую полость (камеру) насоса, что нарушило бы нормальную работу, в нижней части всасывающего патрубка делается ряд небольших отвер9
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
стий (см. рис. 2). Достигнув при понижении уровня этих отверстий, воздух небольшими порциями отсасывается через них в рабочую камеру.
Наоборот, в напорном колпаке уровень жидкости постепенно повышается, так как воздух, который находится в нем под повышенным давлением, растворяется в перекачиваемой жидкости и уносится ею. В связи с этим возникает
необходимость периодически восполнять убыль воздуха в колпаке. Для этой
цели под всасывающим клапаном или на цилиндре насоса устанавливается воздушный кран, который снабжен обратным клапаном (сапуном). При открытии
крана воздух засасывается в цилиндр насоса и затем вытесняется в напорный
колпак. Нормально воздух должен занимать приблизительно 2/3 объема колпака.
Для контроля за давлением на напорном колпаке устанавливается манометр 1, а на всасывающем – вакуумметр 6. Для наблюдения за уровнем жидкости и, следовательно, за количеством воздуха в колпаках на них устанавливаются мерные стекла 5.
1.3
Конструкция, принцип действия поршневых насосов
У поршневого насоса подача осуществляется при помощи вытеснителя
(поршня или плунжера), совершающего возвратно-поступательное движение в
цилиндре. Простейший поршневой насос показан на рис. 4.
В цилиндре 3 помещен поршень 4, плотно прилегающий своей боковой
поверхностью к стенке цилиндра. Поршень получает движение от двигателя (не
показан) при помощи кривошипно-шатунного механизма 6 и штока 5. К цилиндру прикреплена (или отлита заодно с ним) клапанная коробка 2, в которой
размещены всасывающий 9 и напорный (нагнетательный) 10 клапаны. К клапанной коробке присоединены всасывающая 7 и напорная 1 трубы. Насос забирает жидкость из резервуара 8. Через z1 обозначена геометрическая высота
всасывания насоса.
10
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Рисунок 4 – Принцип действия поршневого насоса простого действия
Клапаны насоса самодействующие и пропускают жидкость только в одном направлении – снизу вверх. Пространство, заключенное между поршнем и
клапанами, называется рабочей камерой насоса. Расстояние между крайними
положениями поршня называется его ходом ( S ):
S  2  r;
(1.8)
где r – радиус кривошипа.
Во время работы насоса поршень передвигается внутри цилиндра возвратно-поступательно на длину хода. Крайнее левое и крайнее правое положения поршня называют соответственно левой и правой мертвыми точками. У
вертикальных насосов крайнее нижнее и крайнее верхнее положения поршня
называют нижней и верхней мертвыми точками.
При движении поршня из крайнего левого положения вправо объем рабочей камеры увеличивается, и давление в ней понижается. Так как клапаны
насоса самодействующие, то всасывающий клапан 9 откроется и жидкость по
всасывающей трубе 7 под действием внешнего давления p0 устремится из резервуара 8 в рабочую камеру насоса. По достижении поршнем крайнего правого положения всасывание жидкости прекращается, и всасывающий клапан закроется. В дальнейшем поршень при движении справа налево будет давить на
11
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
находящуюся в рабочей камере жидкость и вытеснять ее через напорный клапан 10 в напорную трубу 1.
У насоса, изображенного на рис. 4, жидкость вытесняется при движении
поршня только в одну сторону. Такие насосы называются насосами одностороннего (простого) действия. Если жидкость вытесняется при движении поршня в обе стороны, то такие насосы называются насосами двустороннего (двойного) действия (рис. 5).
Рисунок 5 – Принцип действия поршневого насоса двойного действия
Всасывание и нагнетание у данного насоса совершаются при каждом ходе
поршня. При ходе поршня влево всасывающий 4 и напорный 2 клапаны открыты. Через клапан 4 происходит всасывание жидкости в рабочую камеру, а через
клапан 2 – вытеснение жидкости в напорную трубу. В это время клапаны 1 и 3
закрыты. При обратном ходе поршня через клапан 1 жидкость поступает в рабочую камеру, а через клапан 3 производится подача жидкости в напорную
трубу, клапаны 4 и 2 закрыты.
1.4
Центробежный насос типа «К», конструкция и принцип
действия
На рис. 6 показан продольный разрез центробежного насоса консольного
типа (тип К, ГОСТ 22247–76Е). Насос состоит из следующих основных частей:
корпуса 17, крышки 19 с входным патрубком рабочего колеса 1, вала 7 и опорной стойки 15, к которой крепится корпус при помощи шпилек 5. Вход жидкости в насос – осевой.
12
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Из насоса жидкость выходит через напорный патрубок 4. Для держания
рабочего колеса от осевого смещения служит колпачковая гайка 20.
Рисунок 6 – Центробежный насос типа К
Опорами вала являются шариковые подшипники 8 и 10, которые смазываются маслом, заливаемым в корпус опорной стойки. Контроль уровня масла
осуществляется при помощи масломерника 9. Отверстие, закрываемое пробкой
2, служит для присоединения мановакуумметра. В месте выхода вала из корпуса насоса имеется сальник, состоящий из корпуса (показан штриховой линией),
просаленной хлопчатобумажной набивки 13, нажимной крышки 12 и кольца 14
гидравлического затвора, к которому подводится вода по каналу б. В районе
набивки установлена втулка 6, защищающая вал от износа. Для разгрузки от
осевой силы в заднем диске колеса имеются отверстия а. В крышке насоса
установлено защитно-уплотняющее кольцо 18. Такое же кольцо имеется в корпусе насоса. Радиальный зазор между кольцами и цилиндрическими поверхностями колеса не превышает 0,2÷0,4 мм.
В верхней части корпуса находится закрытое пробкой 3 отверстие, через
которое можно отсасывать воздух в тех случаях, когда без этого нельзя запустить насос. В нижней части корпуса предусмотрена пробка 16, вывинчивание
которой позволяет удалять оставшуюся в насосе жидкость.
13
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
При помощи упругой пальцевой муфты 11 вал насоса соединяется с валом электродвигателя. Насосы типа К получили широкое распространение в
различных судовых водяных системах.
1.5
Кавитация в центробежном насосе. Способы борьбы с
кавитацией
Сущность кавитации заключается в образовании разрывов сплошности
(каверн) в тех местах потока, где давление снижается до значения, соответствующего давлению насыщенного пара при данной температуре жидкости. В
таких местах происходит быстрое вскипание жидкости, причем пузырьки пара
переносятся потоком в область более высоких давлений, где происходит их
конденсация. Процесс конденсации совершается мгновенно, и окружающая
жидкость устремляется в образовавшиеся пустоты, что сопровождается сильными гидравлическими ударами и шумом. Если пузырек пара в момент его
полкой конденсации находится на поверхности, ограничивающей поток, то
удар приходится на эту поверхность.
Кавитация в насосе приводит к образованию кавитациокной эрозии, разрушающей насос. В первую очередь кавитационные разрушения возникают на
тыльной стороне лопасти рабочего колеса у входной кромки.
Понижение абсолютного давления может вызвать выделение паров из
жидкости в одном месте (местная кавитация) или во всей зоне (общая кавитация). Местное понижение давления возникает с возрастанием скорости в потоке
при обтекании профиля лопасти колеса, при резких поворотах, при обтекании
выступов и т. и. Общее падение давления может произойти вследствие увеличения высоты всасывания, возрастания температуры перекачиваемой жидкости,
падения атмосферного давления. Кавитацию обнаруживают прежде всего по
шуму, а также по падению характеристик и разрушению материала.
Кавитационному разрушению подвержены все материалы. Быстрее всего
разрушается чугун, наиболее прочная – аустенитная сталь.
14
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Быстрота разрушения чугуна объясняется присутствием в его структуре
мягких графитовых включений, которые и разрушаются в первую очередь.
Аустенитные стали устойчивы главным образом благодаря полной равномерности их структуры. Большое значение при прочих равных условиях имеет
твердость материала. Именно этим, по-видимому, можно объяснить очень высокую стойкость алюминиевой бронзы.
Основным средством предупреждения кавитации, обеспечивающим нормальную работу центробежного насоса, является поддержание такого давления
во всасывающем тракте, при котором кавитация не появляется.
Кавитация сопровождается изменением характеристик насоса. На рис. 7
наказано как изменяются характеристики насоса при кавитации; штриховыми
линиями проведены нормальные бескавитационные характеристики.
Рисунок 7 – Характеристики насоса
Наилучшим способом борьбы с кавитацией считается изменение конструкции насосов таким образом, чтобы избежать создания пузырьков.
При невозможности изменения конструкции для снижения износа подвергающихся кавитации поверхностей (рабочего колеса) применяют высокоскоростное напыление или наплавку.
1.6
Осевая сила в центробежном насосе и способы ее
уравновешивания
Во время работы одноступенчатых насосов с односторонним входом и
многоступенчатых насосов турбинного типа возникает осевое давление, которое при отсутствии разгрузочных устройств может вызвать осевое смещение
вала с рабочим колесом в сторону всасывания. Осевой сдвиг в эксплуатацион15
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
ных условиях может произойти и при наличии разгрузочных устройств из-за
износа уплотнений. Поэтому устройства для разгрузки осевого давления в
насосе должны обеспечивать надежную работу, как в нормальных условиях
эксплуатации, так и в случае значительного износа уплотнений. В противном
случае износ уплотнений будет приводить к аварии устройств, уравновешивающих осевое давление.
Осевая сила в центробежных насосах может достигать больших значений.
Для уравновешивания этой силы в одноступенчатых насосах:
 применяют рабочее колесо с двусторонним подводом жидкости (рис. 8,а);
 выполняют уплотнения на заднем диске колеса (рис. 8, б);
 располагают радиальные ребра на заднем диске колеса (рис. 8, в).
а. Рабочее колесо с двусто-
б. Уплотнение на заднем
в. Радиальные ребра на заднем
ронним подводом жидкости
диске колеса
диске колеса
Рисунок 8 – Уравновешивание осевой силы в одноступенчатых насосах
У рабочего колеса с двусторонним подводом жидкости (см. рис. 8, а) осевое давление теоретически уравновешено. Однако фактически всегда имеет место какое-то неуравновешенное усилие, обусловленное неравномерным износом уплотняющих колец в процессе эксплуатации.
Уплотнение на заднем диске колеса (см. рис. 8, б) образует за колесом
камеру, которая соединяется отверстиями в диске с областью входа потока в
колесо. Очевидно, что при таком способе разгрузки увеличиваются утечки, возрастающие по мере износа уплотнения.
16
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Диаметр уплотнения на заднем диске колеса обычно принимают одинаковым с диаметром уплотнения на переднем диске. Гидравлическая уравновешенность таких колес нарушается, если изнашивается одно из уплотнений. Ось
отверстий в диске желательно выполнять не параллельно оси насоса, а наклонно в сторону внешнего радиуса колеса. Площадь разгрузочных отверстий
должна быть примерно в 4 раза больше площади уплотняющего зазора.
Применение радиальных ребер в качестве разгрузочного устройства основано на том, что жидкость в пространстве между колесом и корпусом будет
вращаться с угловой скоростью колеса  , а не с половинной угловой скоростью  / 2 , как в случае отсутствия ребер. Это уменьшает давление жидкости
на поверхность заднего диска, имеющего площадь, ограниченную радиусом ребра R p и радиусом втулки râò (см. рис. 8, в).
Этот способ уравновешивания требует затраты дополнительной мощности, однако она не превышает мощности, расходуемой в связи с утечками через
дополнительное уплотнение на заднем диске (см. рис. 8, б). Существенным недостатком рассматриваемого способа является невозможность обработки заднего диска рабочего колеса при наличии литых ребер; кроме того, возникают
трудности при установлении зазора между ребрами и корпусом.
Оставшаяся неуравновешенная часть осевой силы в насосах воспринимается упорным подшипником. Встречаются насосы, у которых гидравлическая
разгрузка отсутствует, и осевая сила целиком передается на упорный подшипник.
В многоступенчатых насосах для уравновешивания осевой силы используются следующие способы:
 располагают рабочие колеса всасывающими отверстиями в разные стороны;
 применяют автоматическое разгрузочное устройство – гидравлическую пяту
или диск.
Уравновешивание по первому способу показано на рис. 9. При четном
числе ступеней рабочие колеса могут быть разделены на две группы так, чтобы
17
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
своими всасывающими отверстиями они были обращены в противоположные
стороны. Если число ступеней нечетное, то первую ступень выполняют с двусторонним входом жидкости.
Рисунок 9 – Уравновешивание осевой силы путем расположения рабочих колес
Уравновешивание осевой силы при помощи гидравлической пяты (диска)
показано на рис. 10.
1 – Разгрузочный диск;
2 – Кольцо;
Rä – Радиус пяты (диска);
r – Радиус втулки;
re – Внутренний радиус кольца 2.
Рисунок 10 – Уравновешивание осевой силы при помощи гидравлической пяты
Принцип действия этой пяты заключается в следующем: вода из последней ступени насоса поступает в камеру К1 между разгрузочным диском 1 и неподвижным кольцом 2 через зазор b . Давление px в камере К1 создает усилие,
направленное вниз. Если это усилие будет больше, чем усилие на рабочие колеса, то диск опустится, увеличится осевой зазор b1 возрастут утечки, а следова18
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
тельно, и потери в зазоре b ; вследствие этого упадет давление в камере К1 и,
очевидно, зазор b1 установится таким, что будет обеспечено уравновешивание
усилий на колеса и диск. При увеличении осевого усилия на колеса зазор b1
наоборот, уменьшится.
Вода из камеры К2 при давлении p 4 отводится по трубке во всасывающую часть насоса.
1.7
Струйные насосы. Принцип работы эжекторов
Из струйных насосов на судах внутреннего плавания в настоящее время
применяются водоструйные насосы (эжекторы). Они используются в качестве
осушительных и водоотливных средств. Среди судовых насосов водоструйные
эжекторы наиболее просты как в конструктивном, так и в эксплуатационном
отношении. Они обладают высокой способностью к сухому всасыванию. Существенным недостатком эжекторов является их низкий КПД.
Работа водоструйного эжектора основана на принципе непосредственной
передачи энергии от струи рабочей воды всасываемому потоку жидкости.
Рисунок 11 – Водоструйный эжектор
Перекачиваемая вода поступает в эжектор (рис. 11) через патрубок 1. Рабочая вода подается под давлением в сужающееся сопло (насадку) 2. При ее истечении из сопла с большой скоростью в камере смешения 3 создается разрежение, необходимое для подсасывания перекачиваемой жидкости. Далее жидкость проходит через цилиндрическое горло 4 и диффузор 5 в нагнетательный
трубопровод (не показан). В диффузоре скорость ее движения уменьшается, а
давление повышается.
19
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Эжектор является динамическим насосом трения, в котором перекачиваемая вода перемещается потоком рабочей воды. На судах рабочей водой для
эжекторов является вода, подводимая из пожарной магистрали.
Отношение количества Gâñ всасываемой эжектором воды к количеству
G p рабочей воды называется коэффициентом всасывания (эжекции) q .
У эжекторов в зависимости от рабочих параметров (давления рабочей
среды, нагнетания, высоты всасывания) коэффициент всасывания составляет
1,4÷3.
Коэффициент всасывания в большой степени зависит от длины lñì пути
смешения, т. е. от расстояния между выходным сечением сопла и входным сечением в диффузор (см. рис. 11). Изменение этого расстояния в ту или иную
сторону от оптимального значения снижает коэффициент всасывания. При этом
под оптимальным значением lñì понимается такое его значение, когда при заданных давлении рабочей воды, давлении нагнетания и всасывания эжектор
имеет наибольший коэффициент всасывания.
Экономичность работы водоструйного насоса, как и насосов других типов, характеризуется КПД. У водоотливного эжектора КПД представляет собой
отношение работы, затраченной на подъем жидкости, к энергии рабочей струи.
Значение КПД находится в пределах 0,2÷0,3.
При пуске эжектора необходимо убедиться в том, что давление рабочей
воды достаточно для обеспечения нормальной его работы. Во время работы
эжектора поддерживают необходимое давление рабочей жидкости и не допускают увеличения противодавления выше указанного в инструкции по эксплуатации.
При обслуживании переносных эжекторов не должно быть заломов на
приемных и отливных шлангах. При эксплуатации водоструйных эжекторов
могут возникнуть различные неполадки. Основные причины, снижающие эффективность действия эжекторов, следующие:
20
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
 нарушение центровки сопла по отношению к оси камеры смешения (в этом
случае эжектор резко снижает подачу);
 изменение расстояния lñì (см. рис. 11) между соплом и входом в диффузор
в ту или иную сторону (значительное изменение может привести к тому, что
эжектор прекратит всасывание);
 засорение приемной сетки всасывающего трубопровода;
 нарушение воздухонепроницаемости всасывающего трубопровода и тех частей эжектора, которые находятся под разрежением;
 неправильная установка эжектора на судне при заданной общей высоте
подъема воды (эжектор следует устанавливать ближе к уровню всасывания,
чтобы подъем воды происходил за счет нагнетания, а не за счет всасывания).
1.8
Назначение, устройство и принцип действия шестеренчатых
насосов
Шестеренные насосы являются одним из наиболее распространенных видов роторных насосов. Их применяют в смазочных системах машин и механизмов, в гидроприводах, для перекачивания темных нефтепродуктов.
Шестеренные насосы выполняют с шестернями внешнего и внутреннего
зацепления. Наибольшее распространение на судах имеют насосы с шестернями внешнего зацепления.
Простейший насос такого типа (рис. 12, а), состоит из ведущей 1 и ведомой 3 шестерен, помещенных в корпус 2.
Профиль зубьев шестерен – эвольвентный. При вращении шестерен по
направлению стрелок жидкость, заполняющая впадины зубьев, переносится из
полости всасывания а в полость нагнетания б.
В полости всасывания зубья шестерен выходят из зацепления, а в полости
нагнетания – входят в зацепление.
21
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
а. Шестеренный насос с внешнего зацепле-
б. Шестеренный насос с шестернями внут-
ния
реннего зацепления
Рисунок 12 – Насос шестеренный
На рис. 12, б показана схема насоса с внутренним зацеплением шестерен.
Чтобы отделить нагнетательную полость от всасывающей, применен серповидный элемент 2, помещенный между внешней 1 и внутренней 3 шестернями. Для
уплотнения между внешней шестерней и корпусом установлены уплотняющие
элементы 4, находящиеся под действием пружин 5. В случае перемены направления вращения шестерен при сохранении тех же подводов и отводов жидкости
серповидный элемент следует переместить в положение, диаметрально противоположное изображенному на рис. 12, б. Насосы такого типа имеют меньшие
габаритные размеры и меньше изнашиваются, чем насосы с внешним зацеплением шестерен, однако они сложны в изготовлении.
Основным типом шестеренных насосов является насос, состоящий из пары прямозубых шестерен с внешним зацеплением и с одинаковым числом зубьев эвольвентного профиля. Насосы этого типа отличаются простотой устройства и надежностью в эксплуатации.
Для увеличения подачи иногда применяют насосы с тремя и более шестернями, размещенными вокруг центральной приводной шестерни. Средняя
шестерня трехшестеренного насоса (рис. 13) является приводной; при вращении ее в направлении, указанном стрелкой, жидкость будет засасываться из каналов 1 и 3 и нагнетаться через каналы 2 и 4.
22
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Рисунок 13 – Трехшестеренный насос
Теоретическая подача такого насоса в два раза больше подачи насоса, состоящего из двух шестерен тех же размеров. Действительная подача насоса этого типа из-за увеличения утечек будет несколько меньше подачи насоса, выполненного по обычной схеме. Для повышения давления жидкости шестеренные насосы делают многоступенчатыми.
В судовой практике широкое применение получили насосы с косозубыми
1 (рис. 14, а) и особенно с шевронными 2 (рис. 14, б) шестернями.
а. С косозубыми шестернями
б. С шевронными шестернями
Рисунок 14 – Схема шестеренного насоса
У этих насосов вход зубьев в зацепление и выход из зацепления происходят не сразу по всей ширине, как у насосов с прямозубыми шестернями, а постепенно, благодаря чему они менее чувствительны к погрешностям изготовления и монтажа, более износоустойчивы и работают плавно и бесшумно.
23
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Существенным недостатком насосов с косозубыми шестернями является
возникновение во время работы осевых усилий, прижимающих шестерни к
торцам корпуса, что может вызвать их интенсивный износ. Этого недостатка не
имеют насосы с шевронными шестернями.
Обычно шевронные шестерни составляют из двух косозубых шестерен,
одна из которых имеет левую нарезку, другая – правую. Обе половины ведущей
шестерни сидят на валу на общей шпонке. Одна из половин ведомой шестерни
сидит на валу на шпонке, а другая – свободно, вследствие чего она может самоустанавливаться при работе роторов относительно зубьев шестерни ведущего
ротора. Угол наклона зубьев в шевронных шестернях 20÷25°.
На шестеренные насосы имеется ГОСТ 19027–73. Он распространяется на
насосы с подачей до 58 ì 3 / ÷ и давлением до 2,5 ÌÏà
.
На рис. 15 показан масляный насос РЗ-7,5, имеющий подачу 5 ì 3 / ÷ , давление 0,5 ÌÏà
и частоту вращения 1450 îá / ìèí . Корпус 2, передняя крышка 1
и опорная стойка насоса, служащая одновременно и задней крышкой 3 корпуса,
отлиты из чугуна. Ведущая и ведомая шестерни выполнены из стали и имеют
спиральный зуб. Каждая шестерня откована со своим валом. Опорами валов являются бронзовые втулки, запрессованные в крышки корпуса. Опоры (подшипники) и другие трущиеся детали насоса смазываются перекачиваемой жидкостью. Сальниковое уплотнение вала выполнено из трех резиновых манжет и
промежуточного стального кольца, являющегося проставкой между манжетами. Насос снабжен предохранительно-перепускным клапаном.
24
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Рисунок 15 – Масляный насос РЗ-7,5
Шестеренный насос НШ, применяемый в гидроприводах (рис. 16), состоит из корпуса 7, крышки 1 и качающего узла, в который входят ведущая 6 и ведомая 2 шестерни, 4 втулки 5, 4 проволоки 9 и пластина 11. Все уплотнения в
насосе выполнены при помощи О-образных резиновых уплотнительных колец
3, 4, 10.
Рисунок 16 – Насос шестеренный НШ
Корпус насоса изготовлен из алюминиевого сплава. На его боковых поверхностях имеются приливы с четырьмя резьбовыми отверстиями для крепления арматуры всасывающего и нагнетательного трубопроводов. В корпусе выполнены расточки под шестерни и втулки. Втулки, изготовленные из бронзы,
служат опорами шестерен и уплотняют их торцовые поверхности. Взаимное
расположение втулок при сборке обеспечивается направляющими проволоками
9. Для уменьшения внутренних протечек масла в насосе (через зазоры между
25
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
торцовыми поверхностями шестерен и втулок) применено автоматическое регулирование зазоров по торцам шестерен, действующее следующим образом.
Масло из камеры нагнетания поступает по пазу в полость А над втулками и
стремится поджать подвижные втулки 5 к торцам шестерен, ликвидируя зазор
между торцами втулок и шестерен.
В то же время со стороны зубьев шестерен на втулки также давит масло,
однако по несколько меньшей площади. Таким образом, результирующее усилие, прижимающее втулки к торцам шестерен, невелико и не ведет к повышенному износу. Давление масла со стороны зубьев шестерен распределяется неравномерно. Во избежание перекосов втулок вследствие неравномерной
нагрузки часть их торцовой площади изолирована от действия высокого давления резиновым уплотнением 10.
Вытекание масла из полости А под действием высокого давления предотвращается резиновыми уплотнительными кольцами 3. Масло, просочившееся
по цапфам шестерен, поступает через отверстия в крышке и в ведомой шестерне в полости, соединенные с камерой всасывания. Таким образом, все утечки масла попадают во всасывающую магистраль насоса. Приводной конец вала
ведущей шестерни уплотнен резиновой самоподжимной манжетой. Предохранительный клапан установлен на трубопроводе. Тип насоса и направление вращения его вала указаны на планке 8.
Общие положения по обслуживанию шестеренных насосов.
Перед пуском в ход насос следует тщательно осмотреть для проверки его
исправности. Посторонние предметы (инструмент, обтирочный материал и т.
п.) необходимо с насоса убрать. Все болтовые соединения и соединения трубопроводов должны быть затянуты, а контрольно-измерительные приборы – исправны.
Легкость вращения роторов проверяют проворачиванием насоса за муфту
вручную. Если насос был осушен или пускается в работу впервые после монтажа, его нужно залить рабочей жидкостью. Необходимо полностью открыть
клапаны на всасывающем и нагнетательном трубопроводах, проверить положе26
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
ние трехходовых краников манометров, которые также должны быть полностью открыты.
Насос запускают только после проведения всех операций, связанных с
подготовкой его к действию. Убедившись по манометру и вакуумметру в том,
что насос подает жидкость, следует установить с помощью клапанов нужный
режим. При отсутствии показаний контрольно-измерительных приборов необходимо остановить насос, проверить герметичность его всасывающей камеры и
всасывающего трубопровода, залить насос и повторить пуск.
Во время работы насоса наблюдают за показаниями контрольноизмерительных приборов насоса и приводного двигателя. Режим работы насоса
должен соответствовать его техническим данным. При нормальной работе
насоса отсутствуют стуки и вибрации, а показания приборов стабильны, без
рывков.
При сборке насоса после ремонта необходимо учитывать следующее:
 приводной вал насоса должен свободно проворачиваться от руки;
 биение внешнего конца приводного вала насоса в собранном виде не должно
превышать 0,05мм;
 должна быть выдержана соосность валов привода и насоса, причем радиальное смещение не должно превышать 0,1÷0,2мм и перекос осей не должен
быть более 1°;
 соединительная муфта не должна иметь дисбаланса.
1.9
Назначение, устройство и принцип действия винтовых насосов
К винтовым насосам относятся такие насосы, у которых энергия перекачиваемой жидкости увеличивается в результате давления на нее непрерывно
вращающихся винтовых поверхностей.
Винтовые насосы можно разделить:
 по числу винтов – на одновинтовые и многовинтовые (до пяти винтов);
 по зазору между нарезкой винтов – на герметичные и негерметичные;
27
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
 по форме профиля нарезки винтов – на насосы с циклоидальным, эвольвентно-циклоидальным и специальным профилями;
 по числу подводов на насосы с односторонним и двусторонним подводом
жидкости.
В настоящее время на судах внутреннего плавания находят применение
только трехвинтовые насосы с циклоидальным зацеплением. На трехвинтовые
насосы имеется ГОСТ 20883–83. Этот стандарт охватывает насосы с подачей
0,45÷400 ì 3 / ÷ и давлением до 25 ÌÏà
. Трехвинтовые насосы относятся к клас-
су герметичных и выполняются с односторонним и двусторонним подводом
жидкости.
У трехвинтового насоса с односторонним подводом жидкости (рис. 17)
средний винт 3 является ведущим, а два боковых 4 – ведомыми.
Рисунок 17 – Схема трехвинтового насоса
Нарезанные части винтов заключены в обойму (втулку) 5, вставленную в
корпус 2. В обойме винты вращаются, как в подшипниках с небольшими зазорами. Корпус насоса имеет приемную камеру 1 с приемным патрубком и
напорную камеру 6 с напорным патрубком. Эти камеры соединены предохранительно-перепускным клапаном 7.
28
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Ведущий винт по сравнению с ведомыми более массивен, так как он
несет основную нагрузку в рабочем процессе. Геометрические соотношения
нарезок винтов выбраны так, что обеспечивается не только герметичность рабочих органов, но и отсутствие передачи крутящего момента с ведущего винта
на ведомые. Последние не производят полезной работы, а служат только в качестве уплотнений, препятствующих перетеканию жидкости из напорной камеры в приемную, и в процессе нормальной работы вращаются не в результате
взаимодействия с ведущим винтом, а благодаря давлению перекачиваемой
жидкости, которая перемещается в насосе только вдоль оси винтов.
Винтовые насосы с циклоидальным зацеплением применяются в смазочных системах и системах регулирования машин, а также в системах гидроприводов для перекачивания вязких жидкостей. Они отличаются равномерной подачей жидкости, высокой экономичностью (КПД этих насосов 0,6÷0,8), незначительным изменением подачи с увеличением давления, высокой частотой
вращения, малыми габаритными размерами и массой. Кроме того, данные насосы обладают самовсасываниём и хорошей всасывающей способностью. Допускаемая вакуум-метрическая высота всасывания винтовых насосов зависит от
рода перекачиваемой жидкости. При работе на масле она составляет 5,0÷6,0м.
Существенным недостатком этих насосов является сложный профиль нарезки
винтов и малый зазор между винтами (0,05÷0,15мм) и винтами и втулкой корпуса (0,1÷0,15мм), что усложняет их изготовление.
1.10 Назначение, устройство и принцип действия осевого насоса
В осевых насосах в отличие от центробежных жидкость движется в осевом направлении, поэтому они и получили такое название. В этих насосах отсутствуют радиальные перемещения потока и, следовательно, совершенно исключена работа центробежных сил. Приращение давления происходит исключительно за счет преобразования кинетической энергии в потенциальную, т. е.
за счет использования диффузорного эффекта. Но диффузорные потоки, как известно, устойчивы лишь при соблюдении определенных условий, нарушение
29
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
которых ведет к отрыву пограничного слоя от поверхностей межлопастных каналов и в результате – к полному переформированию потока. Поэтому к проектированию и изготовлению осевых насосов предъявляются более высокие требования, чем это делается в отношении центробежных насосов.
Осевые (пропеллерные) насосы по своей конструкции просты. Основными элементами осевого насоса (рис. 18) являются: подвод 1, рабочее колесо 2,
лопаточный отвод (выправляющий аппарат) 3 и корпус 4. Проточная часть
насоса по существу представляет собой участок цилиндрической изогнутой
трубы, и насос может быть легко встроен в общий трубопровод, к которому он
подключен. Рабочее колесо, напоминающее гребной винт, получает вращение
от электродвигателя (не показан) через вал 5. Подвод с обтекателем 7 и выправляющий аппарат неподвижные. Обтекатель обеспечивает плавный подвод
жидкости к лопастям. В месте выхода вала из корпуса установлен сальник 6.
Рисунок 18 – Схема осевого насоса
Выправляющий аппарат раскручивает поток и направляет его по оси
насоса. Иногда перед рабочим колесом устанавливают направляющий аппарат,
служащий для устранения закручивания потока, которое может возникнуть
вследствие асимметрии потока перед входом в насос.
Судовые насосы выполняют вертикальными и горизонтальными, причем
одноступенчатыми (с одним рабочим колесом). По способу закрепления лопа30
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
стей рабочего колеса на втулке различают насосы жестколопастные и поворотно-лопастные. У первого типа насосов лопасти жестко закреплены на втулке, а
у второго – могут поворачиваться. Благодаря повороту лопастей изменяется
угол их установки и существенно расширяется область работы насоса. Однако
наличие устройства для поворота лопастей сильно усложняет конструкцию
насоса.
Область использования осевых насосов – большие подачи при малых
напорах. Обычно их строят на подачи от 500,0 ì 3 / ÷ и более, при напоре около
4,0÷7,0м. Выпуск промышленных образцов осевых насосов регламентирован
ГОСТ 9366–80.
Осевые насосы применяются в балластных системах ледоколов и плавучих доков, в подруливающих устройствах судов. На морских паротурбинных
судах эти насосы используются для прокачки забортной воды через главные
конденсаторы. Осевые насосы не обладают сухим всасыванием и имеют малую
допустимую вакуумметрическую высоту всасывания. Для обеспечения бескавитационной работы эти насосы размещают ниже свободного уровня перекачиваемой жидкости.
На рис. 19 показан вертикальный осевой насос типа О (ГОСТ 9366–80).
Он состоит из обтекателя 14, насаженного на вал 8, и входного патрубка 13,
внутри которого установлено рабочее колесо 12. В пределах корпуса вал имеет
2 опоры 11 и 5 с лигнофолевыми (или резиновыми) вкладышами 4 и 10. Нижняя опора 11 смазывается перекачиваемой жидкостью, верхняя 5 – жидкостью,
подаваемой специальным насосом. Верхняя часть вала находится в защитной
трубе 6. Сальник 2 снабжен мягкой набивкой 3. Из рабочего колеса поток поступает в выправляющий аппарат 9, а затем в отводы 7 и 15.
31
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Рисунок 19 – Осевой насос типа О
В рассматриваемой конструкции предусмотрен вал, состоящий из основного 8 в пределах насоса и промежуточного, который соединяется с валом
электродвигателя. В свою очередь основной вал соединяется с промежуточным
жесткой муфтой 1. Промежуточный вал имеет опору с радиально-упорным
подшипником, воспринимающим массу ротора и осевую силу. Насосы типа О
целесообразно использовать для откачивания водяного балласта у плавучих доков.
32
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
1.11 Устройство и принцип действия вихревых насосов
При малой подаче и большом напоре применяют вихревые насосы. В этих
насосах жидкость перемещается по периферии рабочего колеса в тангенциальном направлении.
В корпусе 2 вихревого насоса (рис. 20, а) размещается рабочее колесо 7,
жестко закрепленное на валу 6. Колесо представляет собой диск с выфрезерованными или отлитыми заодно с ним с обоих торцов радиальными лопатками 5,
разделенными перегородкой 4. Корпус насоса снабжен всасывающим 3 и
нагнетательным 1 патрубками. Стенки его прилегают к торцовым поверхностям
рабочего колеса с малыми осевыми зазорами  r (не более 0,2÷0,3мм). Периферийная часть колеса, на которой находятся лопатки, размещается в кольцевом
канале а, образованном корпусом насоса. Канал заканчивается нагнетательным
патрубком. Для входа жидкости в межлопаточные каналы в стенке корпуса
сделано окно б, расположенное в самом начале кольцевого канала. Начало этого канала и напорный патрубок отделены уплотняющей перемычкой 8, причем
радиальный зазор  r в области ее допускается приблизительно 0,2мм.
а. Насос с закрытым каналом
б. Насос с открытым каналом
Рисунок 20 – Схемы вихревых насососв
Жидкость поступает в насос через всасывающий патрубок 3 и далее через
окно б направляется к основаниям радиальных лопаток. При вращении рабочего колеса в межлопаточных каналах ей сообщается механическая энергия. Выходит жидкость из насоса через нагнетательный патрубок.
33
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
В кольцевом канале жидкость движется по винтовым траекториям и через
некоторое расстояние опять попадает в межлопаточное пространство, где снова
получает приращение механической энергии. Таким образом, в корпусе работающего насоса образуется своеобразное парное кольцевое вихревое движение,
от которого он и получил название вихревого. Многократность приращения
энергии частиц жидкости приводит к тому, что вихревой насос при прочих равных условиях создает напор значительно больший, чем центробежный.
Рассмотренный насос имеет закрытый канал и является самовсасывающим. На рис. 20, б показан вихревой насос с открытым каналом. В корпусе 1 с
боковым кольцевым каналом а постоянного сечения вращается рабочее колесо
2, представляющее собой диск с лопатками. Всасывающее В и напорное Н отверстия разделены перемычкой, которая примыкает к торцам и наружной цилиндрической поверхности лопаток и образует зазора – осевой  и радиальный
 r . Насосы с открытым каналом имеют меньшие габаритные размеры по сравнению с насосами с закрытым каналом при тех же параметрах. Кроме того, они
обладают свойствами реверсивности потока при перемене направления вращения ротора.
Коэффициент полезного действия этих насосов не превышает 50%, что
ограничивает область их использования. Важными преимуществами вихревых
насосов являются простота конструкции, малые габаритные размеры и масса.
На судах их широко используют в системах водоснабжения.
В тех случаях, когда от насоса требуется самовсасывание, применяют
вихревые насосы с закрытым каналом.
Для повышения качества характеристик и экономичности, а также для
улучшения всасывающей способности строят центробежно-вихревые насосы,
первой ступенью которых является рабочее колесо центробежного насоса, а
второй – вихревого.
Отечественная промышленность выпускает вихревые насосы общего
назначения на параметры, указанные в ГОСТ 10392–80.
34
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Рисунок 21 – Вихревой насос типа ВК
На рис. 21, а показан вихревой насос типа ВК. Он состоит из корпуса 6 и
крышки 7, в которых вращается рабочее колесо 1, консольно насаженное на вал
3. Корпус крепится к опорному кронштейну 4. В насосе применен сальник 5 с
мягкой набивкой. Шариковые подшипники смазываются машинным маслом,
которое заливается в кронштейн. Вал насоса соединяется с валом электродвигателя при помощи эластичной муфты (не показана).
В тех случаях, когда от насоса требуется самовсасывание, он снабжается
колпаком 2, благодаря которому в нагнетательной камере насоса при, пуске
воздух отделяется от воды. По стенкам колпака вода стекает в насос, а воздух
уходит в трубопровод, в результате чего во всасывающей полости насоса и во
всасывающем трубопроводе создается требуемое разрежение, способствующее
заполнению трубопровода перекачиваемой водой.
Перед пуском вихревого насоса необходимо осмотреть его и проверить
наличие масла в кронштейне (см. рис. 20). Открыть клапаны на всасывающем и
напорном трубопроводах и залить водой насос и всасывающий трубопровод.
35
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
При наличии у насоса колпака заливки всасывающего трубопровода не требуется, однако насос должен быть залит. Подготовив насос, запускают электродвигатель.
Во время работы насоса не должно наблюдаться вибраций и сотрясений.
Наличие этих явлений указывает на плохую центровку насоса с электродвигателем. Необходимо следить за показаниями контрольно-измерительных приборов, работой сальника и температурой подшипников.
Так как у вихревых насосов при уменьшении подачи резко возрастают
напор и потребляемая мощность, что может привести к перегрузке двигателя
или повреждению трубопровода, необходимо внимательно следить за работой
предохранительно-перепускного клапана.
Для остановки насоса следует остановить электродвигатель, а затем закрыть клапаны на напорном и всасывающем трубопроводах. Вихревой насос,
работающий на пневмоцистерну, включается и выключается автоматически при
помощи реле.
1.12 Назначение, классификация, и принцип действия вентиляторов
Вентиляторами называют воздуходувные машины, предназначенные для
перемещения и подачи воздуха по вентиляционным трубопроводам к потребителям. Их применяют в системах вентиляции, кондиционирования воздуха,
воздушного отопления, для подачи воздуха в топки котлов, создания воздушной подушки судов и т. д.
Вентиляторы бывают осевые и центробежные (радиальные). В судовых
системах наибольшее распространение получили центробежные вентиляторы.
В металлическом корпусе 1 (кожухе) центробежного электровентилятора
(рис. 22) размещается рабочее колесо 2, приводимое во вращение электродвигателем 5.
При вращении колеса воздух засасывается через приемный патрубок 3,
проходит между лопатками от оси к периферии и затем по спиральному каналу
направляется в нагнетательный патрубок 4. Корпус вентилятора крепится к
36
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
торцовой части электродвигателя, имеющего лапы для крепления к судовому
фундаменту. В месте сопряжения спиральной камеры с напорным патрубком
находится язык.
Радиальные вентиляторы могут иметь лопасти, загнутые вперед, назад и
радиальные. Число лопастей z обычно составляет 20÷60.
Рисунок 22 – Вентилятор центробежный
Осевой электровентилятор (рис. 23) состоит из цилиндрического корпуса
2 и рабочего колеса (пропеллера) 1, приводимого во вращение электродвигателем 3, который закреплен в корпусе на установочных винтах 4. Удобство такой
конструкции заключается в том, что вентилятор не изменяет направления движения нагнетаемого им воздуха и поэтому может быть установлен на любом
прямолинейном участке воздухопровода, а при необходимости укреплен и на
фундаменте с помощью лап 5. В осевом вентиляторе, как и в осевом насосе, при
обтекании воздухом лопастей рабочего колеса частицы его находятся на одинаковом расстоянии от оси колеса, поэтому такие вентиляторы и называются осевыми.
37
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Рисунок 23 – Вентилятор осевой
Центробежные вентиляторы благодаря использованию работы центробежных сил обеспечивают большие давления по сравнению с осевыми вентиляторами. Иногда перед рабочим колесом устанавливают направляющий аппарат,
который служит для устранения возможного закручивания потока перед входом в рабочее колесо.
Часто осевые вентиляторы снабжаются спрямляющим аппаратом (рис.
24) и состоят из цилиндрического корпуса 3, рабочего колеса 4 и спрямляющего аппарата 5 с лопатками 7, которые закреплены на втулках 6. Воздух входит в
вентилятор через подвод 2, в котором установлен обтекатель 1. Стрелка у вала
указывает направление вращения рабочего колеса.
Рисунок 24 – Принципиальная схема осевого вентилятора
Спрямляющий аппарат применяют в том случае, когда относительное
значение скорости закручивания велико. Это позволяет значительно повысить
давление, создаваемое вентилятором.
38
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Судовые вентиляторы можно классифицировать по различным признакам. По принципу действия они делятся на радиальные (центробежные) и осевые.
В судовой практике широко используется классификация вентиляторов
по их назначению. Различают вентиляторы машинных отделений, систем общесудовой вентиляции, систем кондиционирования воздуха, вентиляторы для котельных установок и судов на воздушной подушке.
По значению полного давления, создаваемого на расчетном режиме, вентиляторы бывают низкого давления – до 1кПа, среднего давления – до 3кПа и
высокого давления – свыше 3кПа.
Вентиляторы классифицируют также по ряду других признаков, например, по расположению оси рабочего колеса – на горизонтальные и вертикальные, по роду привода – на электрические, турбинные и т. д.
На судах внутреннего плавания применяют исключительно электрические вентиляторы как горизонтальные, так и вертикальные. Сопоставление
принципиальных конструктивных схем центробежных и осевых вентиляторов и
схем центробежных и осевых насосов показывает, что они имеют много общего. В большинстве судовых вентиляторов создается давление до 4кПа, а у некоторых вентиляторов оно достигает 15кПа.
Различают аэродинамические и акустические характеристики вентиляторов.
Аэродинамические характеристики вентилятора представляют собой графические зависимости давления, мощности и КПД его от подачи. Вид характеристики зависит от типа вентилятора. Характеристики строят по результатам
аэродинамических испытаний вентилятора.
Акустические характеристики оценивают шум и вибрацию вентилятора
при нормальной его работе. Шум вентиляторов имеет главным образом аэродинамическое происхождение и для его уменьшения используют различные средства, а именно: хорошо балансируют ротор, изготовляют спиральную камеру
39
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
без языка, устанавливают вентиляторы на амортизаторах, применяют глушители шума и др.
При подготовке вентилятора к пуску необходимо осмотреть весь агрегат
снаружи, убрать посторонние предметы, оставленные на нем, проверить крепеж
и подсоединения трубопроводов; подготовить к пуску электродвигатель. Пуск
центробежных вентиляторов следует осуществлять при закрытых заслонках, а
осевых – при открытых.
Особо тщательную подготовку к пуску необходимо выполнять для вентиляторов котельных установок морских судов и судов на воздушной подушке.
Если предусмотрено охлаждение подшипников вентиляторов, то необходимо
убедиться в поступлении охлаждающей среды к подшипникам. При подготовке
вентилятора к работе после монтажа или ремонта необходимо по возможности
проверить отсутствие на лопастях трещин, вмятин, прогиба, ослабления заклепок на них.
Регулируют вентиляторы только для изменения подачи путем дросселирования воздуха на входе или на выходе.
Во время работы вентиляторов нельзя допускать ударов и толчков по кожуху вентилятора во избежание вмятин и перекосов, которые могут привести к
заеданию рабочего колеса за кожух и выводу его из строя. При появлении стуков и ударов, а также при заметном увеличении вибрации вентилятор останавливают. После аварийной остановки вентилятора следует выяснить причины
его ненормальной работы, проверив крепление вентилятора, состояние амортизаторов и муфт, крепление рабочего колеса и его балансировку, отсутствие посторонних предметов внутри вентилятора. Причинами малой подачи воздуха
могут быть: неправильное положение заслонок, засорение и неплотности в воздуховодах, недостаточная частота вращения или неправильное направление
вращения вентилятора. Неплотности в соединениях корпуса вентилятора
устраняются заменой поврежденных прокладок и обжатием соединений.
В момент остановки следует прослушивать механизм вентилятора, чтобы
убедиться в отсутствии шумов, стуков и заедания.
40
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
2
СУДОВЫЕ СИСТЕМЫ
2.1
Назначение и классификация судовых систем
Для обеспечения нормальной и безопасной работы судна, а также для создания соответствующих условий пребывания на нем людей служат судовые
системы.
Под судовой системой понимается сеть трубопроводов с механизмами,
аппаратами и приборами, выполняющая на судне определенные функции. С
помощью судовых систем осуществляются: прием и удаление водяного балласта, борьба с пожарами, осушение отсеков судна от скапливающейся в них воды, снабжение пассажиров и экипажа питьевой и мытьевой водой, удаление
нечистот и загрязненной воды, поддержание необходимых параметров (кондиций) воздуха в помещениях.
Некоторые суда, как, например, танкеры, ледоколы, рефрижераторы и др.,
в связи со специфическими условиями эксплуатации оборудуют специальными
системами. Так, танкеры оснащают системами, предназначенными для приема
и выкачки жидкого груза, его подогрева в целях облегчения перекачки, мытья
танков и их зачистки от остатков нефтепродуктов.
Большое число функций, выполняемых судовыми системами, обусловливают многообразие их конструктивных форм и используемого механического
оборудования.
В состав судовых систем входят:
1.
трубопроводы, состоящие из соединенных между собой отдельных труб и
арматуры (задвижек, клапанов, кранов), служащей для включения или выключения системы и ее участков, а также для различных регулировок и
переключений;
2.
механизмы (насосы, вентиляторы, компрессоры), сообщающие механическую энергию протекающей через них среде и обеспечивающие перемещение её по трубопроводам;
3.
сосуды (цистерны, баллоны и др.) для хранения той или иной среды;
41
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
4.
различные аппараты (подогреватели, охладители, испарители и др.), служащие для изменения состояния среды; средства управления системой и
контроля за ее работой.
Из перечисленных механизмов и аппаратов в каждой данной судовой си-
стеме могут быть лишь некоторые из них. Это зависит от назначения системы и
характера выполняемых ею функций.
Кроме систем общесудового назначения, на судне имеются системы, которые обслуживают судовую энергетическую установку. На дизельных судах
эти системы снабжают главные и вспомогательные двигатели топливом, маслом, охлаждающей водой и сжатым воздухом.
Обычно судовые системы классифицируют или по роду среды, перемещаемой по трубопроводам, или по назначению и характеру выполняемых ими
функций.
В зависимости от рода транспортируемой среды системы разделяют на
водопроводы, паропроводы, воздухопроводы, рассолопроводы, газопроводы и
нефтепроводы. Такая классификация удобна для гидравлического расчета трубопроводов, который зависит главным образом от рода транспортируемой среды и режима ее движения. Для изучения судовых систем классификация по
данному признаку неудобна, так как иногда в одних и тех же системах применяют трубопроводы для воды, пара, рассола и др. Так, например, в состав системы кондиционирования воздуха входят паропроводы, рассолопроводы и
воздухопроводы.
Наиболее целесообразно судовые системы классифицировать по назначению и характеру выполняемых ими функций. Такая классификация позволяет
однородные по устройству и характеру работы системы относить к одной группе. По этим признакам судовые системы разделяют на осушительные, балластные, противопожарные, санитарные (водоснабжения, сточная, фановая), искусственного микроклимата (вентиляции, отопления, кондиционирования воздуха), а также специальные для нефтеналивных судов.
42
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Рисунок 25 – Классификация судовых систем
2.2
Арматура судовых систем. Классификация арматуры
Чтобы каждая система на судне могла выполнять свои функции, на трубопроводах системы размещают арматуру, с помощью которой осуществляют
пуск, включают и выключают отдельные участки трубопроводов, изменяют
режим работы системы, регулируют давление среды, протекающей в трубопроводах, и т. п.
Наиболее распространенной запорной арматурой в судовых системах являются клапаны и задвижки (клинкеты), показанные на рис. 26. Запор в клапане
(рис. 26, а) осуществляется тарелкой 7, прижимаемой шпинделем 3 к уплотнительным поверхностям 8 и 9 в тарелке и корпусе 11 клапана. При вращении маховика 1 шпиндель благодаря нарезке на его наружной поверхности и непо43
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
движной втулке 2 с внутренней нарезкой перемещается относительно корпуса
клапана и поднимает или опускает тарелку. Чтобы обеспечить герметичность, в
месте прохода шпинделя через крышку 10 корпуса клапана установлен сальник,
состоящий из нажимной втулки 4 набивки 5 и опорного кольца 6.
а. Клапан
б. Клинкет
Рисунок 26 – Запорная арматура
Для контроля за положением тарелки в корпусе клапана есть указатель
хода, перемещающийся между рисками О и З, которые соответствуют полному
открытию или закрытию клапана.
В целях образования уплотнительных поверхностей на клапаны из углеродистой стали наплавляют специальные стали (например, 2×13) или в тарелку
и корпус вставляют кольца из бронзы или нержавеющей стали. У стального
клапана уплотнительные поверхности выполнены наплавкой. Тарелку у чугунных клапанов часто изготовляют из бронзы. Уплотнительную поверхность в
корпусе клапана (седло) делают в виде бронзового вставного кольца. Тарелки
из бронзы применяют и в стальных клапанах. На трубопроводах клапаны всегда
устанавливают таким образом, чтобы внутреннее давление жидкости в трубопроводах приходилось под тарелку клапана. В этом случае обеспечивается герметичность сальника при закрытом клапане. По направлению движения потока
44
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
жидкости клапаны разделяют на проходные и угловые. В проходных клапанах
направление движения потока жидкости до и после них не изменяется, в угловых же за клапаном оно изменяется на 90° по отношению направления движения потока жидкости перед клапаном.
Угловые клапаны оказывают большее сопротивление протеканию жидкости, чем проходные. Задвижки имеют затвор в виде диска (клина или шибера).
В судовой практике наибольшее распространение получили задвижки с
клиновидным диском (рис. 26, б), называемые обычно клинкетами. Проход в
клинкете закрывается клином 10, который прижимается к уплотнительным поверхностям, сделанным в корпусе клинкета 11. Поднимается и опускается клин
с помощью ходовой гайки 9 и шпинделя 8, приводимого во вращение рукояткой 1. Ходовая гайка при вращении шпинделя получает поступательное движение вверх или вниз, увлекая за собой клин. При верхнем положении клин размещается в нише 6, образуемой корпусом и крышкой 7 клинкета. Герметичность места прохода шпинделя через крышку корпуса клинкета обеспечивается
сальником, состоящим, как и у клапана (см. рис.26, а), из опорного кольца 5,
набивки 4 и втулки 3. Задвижка снабжена указателем 2 «Открыто» и «Закрыто».
Клинкеты имеют меньшее гидравлическое сопротивление и меньшие
размеры, чем клапаны с такими же условными проходами, однако уступают им
в плотности перекрывания трубопровода из-за трудности пригонки клина к
уплотнительным поверхностям корпуса клинкета. Поэтому их применяют при
умеренных давлениях протекающей среды в трубопроводах с условным проходом D y >50мм.
Широкое распространение в судовых системах получили клапанные коробки (рис. 27). Число клапанов в коробке может достигать шести.
45
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Рисунок 27 – Коробка клапанная
Основными критериями, по которым классифицируют судовую арматуру
служат следующие:
 По назначению (рис. 28);
 По способу срабатывания (рис. 29);
 По способу изготовления (рис. 30).
Рисунок 28 – Классификация арматуры по назначению
Рисунок 29 – Классификация арматуры по способу срабатывания
46
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Рисунок 30 – Классификация арматуры по способу изготовления
2.3
Устройство балластной системы. Требования Речного
Регистра РФ
Данная система служит для придания судну необходимых мореходных и
эксплуатационных качеств изменением осадки, крена и дифферента.
Балластными системами, используемыми для изменения осадки, оборудуют суда внутреннего и смешанного плавания (река–море).
Прием балласта (перед выходом в море) приводит к увеличению осадки,
что в свою очередь повышает остойчивость судна и снижает ветровую нагрузку, улучшая управляемость. Балластировку на буксирных судах применяют
также в целях сохранения наивыгоднейшей (расчетной) осадки, изменяющейся
по мере расхода запасов топлива, и обеспечения работы движителя с максимальным КПД. Балластной системой оборудуют нефтеналивные суда.
В группу балластных систем входят креновые и дифферентные системы.
Креновые системы служат для устранения или компенсации кренящих моментов, возникающих от несимметрично расположенных грузов относительно
диаметральной плоскости судна. Эти системы характерны главным образом для
специальных судов.
Дифферентными системами оборудуют грузовые и ледокольные суда.
Дифферент в корму, который создается у грузовых судов при плавании порожнем, снижает устойчивость их на курсе и затрудняет управляемость. Нежелательный дифферент устраняют, принимая воду в носовые балластные цистерны.
47
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Креново-дифферентная система является неотъемлемой частью нефтеналивных судов, на которых ее используют для придания крена и дифферента,
необходимых при погрузке и выгрузке нефтепродуктов.
Балластная система состоит из цистерн (отсеков) для водяного балласта;
насосов и трубопроводов для его приема и выкачки; измерительных труб или
других средств для контроля количества принятого балласта; воздушных труб
для обеспечения входа воздуха в балластные цистерны и выхода из них.
Балластные цистерны стремятся располагать возможно ниже, что способствует повышению остойчивости судна и облегчает их наполнение (при расположении цистерн ниже ватерлинии они могут быть наполнены самотеком).
К балластной системе предъявляют следующие основные требования:
 она должна обеспечивать заполнение и опорожнение любой одной цистерны
или одновременно нескольких или всех цистерн, а также при необходимости
перекачку балласта из одной цистерны в другую;
 устройство ее должно исключать возможность попадания воды как из-за
борта, так и из балластных цистерн в другие цистерны и отсеки.
Для размещения балластных цистерн обычно используют форпик и ахтерпик, на судах с двойным дном – отсеки междудонного пространства. Типовая схема балластной системы показана на рис. 31. Для облегчения всасывания
приемники на трубах изготовляют в виде раструбов. Сетки и грязевые коробки
на приемных трубах из балластных цистерн не устанавливают.
Рисунок 31 – Система балластная
1. приемник; 2. невозвратно-запорный клапан; 3. клапанная коробка; 4. насос; 5. днищевой
кингстон.
48
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
2.4
Устройство осушительной системы. Требования Речного
Регистра РФ
Во время эксплуатации судна в его корпусе постепенно скапливается некоторое количество воды. Вода к корпус судна может проникать через неплотности в соединениях труб и арматуры, через сальники насосов и дейдвудной
трубы, появляться вследствие конденсации водяных паров и небольшой подтечности корпуса и т. д.
Для удаления воды из корпуса служит осушительная система, с помощью
которой осушают грузовые трюмы, машинное отделение, пиковые отсеки, цепные ящики и другие отсеки, в которых она может скапливаться. Своевременное
удаление воды из грузовых трюмов предохраняет от увлажнения и подмочки
перевозимые грузы. На рефрижераторных судах чрезмерное скопление воды
может привести в негодность изоляционные конструкции холодильных трюмов. Удаление вовремя воды из машинного отделения будет препятствовать
повышению ее уровня до таких пределов, при которых нарушаются нормальные условия работы обслуживающего персонала и эксплуатация главных двигателей и вспомогательных механизмов.
Осушительная система состоит из осушительных средств (насосов, эжекторов), осушительного трубопровода и средств контроля за уровнем трюмной
воды. Ее предусматривают на всех судах.
Согласно Правилам Речного Регистра РФ каждое самоходное судно с
главными двигателями общей мощностью 220кВт и более должно иметь не менее двух осушительных механических насосов, один из которых независимого
(автономного) действия, другой может приводиться от главного двигателя. Разрешается один из насосов заменять эжектором. В качестве автономного осушительного насоса могут быть использованы имеющие достаточную подачу балластные или другие насосы общесудового назначения. Одним из осушительных
средств может быть пожарный насос при условии, что осушение машинного
отделения будет осуществляться водоструйным эжектором.
49
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
На судах с главными двигателями мощностью менее 220кВт в качестве
одного из осушительных средств может быть применен ручной насос, а в качестве другого – водоструйный эжектор.
На несамоходных и стоечных судах, оборудованных источником энергии,
и на стоечных судах, получающих электропитание с берега, необходимо иметь
насос с механическим приводом или водоструйный эжектор и ручной насос с
подачей не менее 3,5 ì 3 / ÷ . Несамоходные суда, эксплуатируемые без экипажа,
осушают средствами толкача-буксира или портового судна.
Наличие воды в трюмах контролируют, непосредственно измеряя ее уровень, или с помощью системы сигнализации, которую обычно выполняют из
электрических элементов.
Осушительная система удаляет воду из корпуса судна прямо за борт, за
исключением воды, скапливающейся под сланью машинного отделения, которая загрязнена нефтепродуктами (топливом, маслом). Причиной загрязнения
подсланевой воды нефтепродуктами является протекание их через неплотности
в соединениях топливных и масляных трубопроводов и арматуры, а также через
сальники топливных и масляных насосов. Удалять такую воду за борт запрещается Санитарными правилами, соблюдение требований которых обязательно
для речных и озерных судов. Поэтому осушительные системы снабжают специальными сосудами (цистернами) для сбора подсланевых вод. Из этих цистерн
загрязненная нефтепродуктами вода передается в береговые или плавучие
станции для очистки.
Для очистки подсланевых вод от нефтепродуктов многие суда оборудуют
специальными очистительными установками. Содержание нефтепродуктов в
откачиваемых за борт водах не должно превышать 10мг/л. Для перекачивания
подсланевых вод в сборную цистерну может быть использован один из осушительных насосов. В данном случае арматуру, допускающую откачивание воды
за борт этим насосом, необходимо опломбировать.
Чтобы обеспечить наиболее полное осушение отсеков, приемники осушительных труб следует располагать как можно ниже (ближе к обшивке корпуса)
50
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
и в местах наилучшего стока воды. Система должна исключать возможность
попадания воды из-за борта внутрь судна, а также из одного непроницаемого
отсека в другой. Осушение каждого отсека должно быть независимо от осушения других. Для этого на приемном трубопроводе осушительной системы размещают клапанные коробки и клапаны невозвратно-запорного типа. Типовая
схема осушительной системы показана на рис. 32.
Рисунок 32 – Система осушительная
1. приемная сетка; 2. невозвратно-запорная клапанная коробка; 3. осушительный насос;
4. невозвратно-запорный клапан; 5. труба аварийной выкачки подсланевых вод; 6. запорный
клапан; 7. грязевая коробка; 8. трехходовой кран; 9. цистерна подсланевых вод
2.5
Санитарные системы речных судов
Основное назначение санитарных систем – снабжать экипаж и пассажиров водой для бытовых нужд, а также удалять с судна нечистоты и загрязненные (сточные) воды. В состав санитарных систем входят системы:
 Водоснабжения;
 Сточная;
 Фановая;
 Система шпигатов.
Система водоснабжения включает в себя трубопроводы (системы) питьевой, мытьевой и забортной воды.
51
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Питьевой водой обеспечивают камбузы, заготовочные, буфеты, столовые,
рестораны, посудомойные, все умывальники, кипятильники и медицинские помещения.
Мытьевая вода (холодная и горячая) подается в душевые и прачечные.
Необработанная забортная вода используется для смыва в санузлах,
охлаждения кипяченой воды в лагунах и для других хозяйственных целей.
Сточная система служит для удаления вод из душевых, прачечных, от
умывальников и других мест.
Фановая система предназначена для удаления сточных вод из гальюнов,
умывальных, душевых, бань и прачечных. Все суда, плавающие в бассейнах с
установленными зонами санитарного режима, оборудованы закрытой фановой
системой. При этом сточные воды отводятся в фекальные цистерны, из которых
перекачиваются в емкости плавучих станций сбора фекальных и сточных вод.
Самоходные плавучие станции передают принятые от транспортных судов хозяйственные и бытовые сточные воды в городские канализационные сети. Кроме того, в пароходствах имеются суда комплексной переработки отходов
(СКПО), на которых установлено оборудование, способное очищать принятые с
транзитного флота сточные воды и утилизировать сухой мусор.
Крупные пассажирские суда имеют индивидуальные системы очистки
фекальных и сточных вод.
Система очистки сточных вод – станция «Сток-150» производительностью очистки хозяйственно-бытовых вод 150 ì 3 / ñóò . Станция состоит из сепараторов и фильтров для улавливания взвешенных частиц, а также озонаторного агрегата для обеззараживания очищенной воды. При этом достигается
требуемая глубина очистки, а очищенные и обеззараженные сточные воды
сбрасываются непосредственно за борт.
Для крупных грузовых судов внутреннего и смешанного плавания создана станция «Сток-10» производительностью очистки сточных вод 10 ì 3 / ñóò .
52
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Система шпигатов предназначена для удаления с палуб воды, скопившейся в результате смыва палубы или во время дождя. Воду удаляют по спускным
оцинкованным трубам, приемные концы которых имеют шпигаты. Шпигаты
устанавливают на самых низких участках палуб, что обеспечивает полное удаление воды, и снабжают сетками для защиты труб от засорения. Вода с палуб,
расположенных выше ватерлинии, отводится непосредственно за борт. Если
палуба расположена ниже ватерлинии, то вода по шпигатной системе самотеком стекает в льяла, откуда ее удаляют, используя осушительную систему
2.6
Система водоснабжения, состав схемы, работа
Система (рис. 33) состоит из комплекса различного оборудования, предназначенного для приема, подготовки и подачи воды для питьевых и бытовых
целей. Речные суда получают питьевую воду из береговых городских водопроводов или специальных судовых станций, приготавливающих питьевую воду из
забортной.
В соответствии с требованиями санитарных Правил, вода для бытовых
целей также должна быть безопасной в эпидемиологическом отношении и
очищена от механических примесей. Поэтому на речных судах, как правило,
предусматривают объединенную систему питьевой и бытовой воды и выполняют ее в соответствии с требованиями к системе питьевой воды.
Хранят питьевую воду в цистернах, покрытых изнутри цементным раствором, что предотвращает образование ржавчины и порчу воды. Воду из городского водопровода принимают закрытым способом по оцинкованному трубопроводу с любого борта судна. Приемные патрубки трубопровода возвышаются над палубой на 400мм и имеют надежное закрытие, предотвращающее загрязнение воды.
На судах старой постройки и небольших современных судах для обеспечения распределения воды по источникам потребления самотеком используют
расходные цистерны питьевой воды (водонапорные баки), которые размещают
на тентовой палубе. В расходной цистерне устанавливают поплавковые реле,
53
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
обеспечивающие автоматическое включение и выключение подкачивающего
насоса при предельных: нижнем и верхнем уровнях воды.
На большинстве речных судов для автоматизации подачи воды к потребителям устанавливают специальные цистерны (гидрофоры).
Гидрофор – герметический резервуар, в нижней части которого находится
вода, а в верхней – сжатый воздух. Это позволяет сжатым воздухом вытеснять
воду из цистерны в систему водоснабжения и подавать ее под определенным
напором в любое помещение судна.
Рисунок 33 – Система водоснабжения
1. ящик забортной воды; 2. магистраль забортной воды; 3. унитаз; 4. ванное помещение;
5. трубопровод холодной питьевой воды; 6. душ; 7. прачечная; 8. умывальник; 9. кипятильник типа «Титан»; 10. магистраль горячей воды; 11. водоподогреватель; 12. ручной насос питьевой воды; 13. санитарный насос, подающий воду в пневмоцнстерну; 14. предохранительный клапан; 15. пневмоцистерна; 16. реле санитарного насоса; 17. невозвратный клапан; 18.
труба для подачн воздуха; 19. заборное устройство питьевой воды; 20. бактерицидные лампы; 21. цистерна для хранения питьевой воды: 22. реле насоса питьевой воды; 23. электролизер; 24. песочный фильтр; 25. пневмоцистерна забортной воды; 26. насосы забортной воды
54
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Забортная вода, поступающая в систему, предварительно пропускается
через электролизер, очищается в песочном фильтре, обеззараживается путем
облучения ультрафиолетовыми лучами, образуемыми специальными лампами.
Очищенная и обеззараженная питьевая вода поступает в цистерну, откуда через
пневмоцистерну питьевой воды подается к потребителям.
В данной системе водоснабжения, кроме системы питьевой воды, имеется
система забортной воды с отдельной пневмоцистерной, в которую забортную
воду подают специальным насосом непосредственно из ящика забортной воды.
2.7
Станция приготовления питьевой воды «Озон 0,5»
По способу обеззараживания воды различают хлораторные, с бактерицидными лампами и озонаторные станции, причем последние получили
наибольшее применение на судах. Это объясняется тем, что обеззараживание
воды озонированием в гигиеническом отношении является наиболее совершенным. При озонировании устраняются привкусы и запахи, выделяемые некоторыми водорослями и микроорганизмами. Озон действует в 15÷20 раз быстрее
хлора, а потребность в нем в 2,5 раза меньше при достижении равного эффекта.
После обработки хлором вода имеет зеленовато-желтый цвет, озонирование
придает ей голубой оттенок. Обеззараживание воды озоном способствует удалению из нее железа и марганца.
Рисунок 34 – Станция приготовления питьевой воды «Озон-0,5»
1. ящик забортной воды; 2. насос забортной воды; 3. песочный фильтр; 4. эжектор-смеситель;
5. контактная колонка; 6. накопительная цистерна; 7. дренажный трубопровод; 8. насос пить-
55
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
евой воды; 9. пневмоцистерна; 10. керамический распылитель; 11. трубопровод озоновоздушной смеси; 12. озонаторный агрегат; 13. электромагнитный клапан; 14. редукционный
клапан
Озонирование является универсальным методом обработки воды, так как
проявляет свое действие одновременно в бактериологическом и физическом
отношениях. Минеральные вещества с химической точки зрения (растворенные
в воде и определяющие в некоторой степени ее питательные вещества) после
озонирования не изменяются. Вместе с тем при обработке воды озоном в нее не
вносятся никакие дополнительные посторонние вещества, как, например, при
хлорировании.
В качестве примера рассмотрим схему станции «Озон-0,5» производительностью 0,5 ì 3 / ÷ (рис. 34), которая работает следующим образом.
Электронасосный агрегат забортной воды подает забортную воду в песочный фильтр, где она предварительно очищается от взвешенных примесей.
Профильтрованная вода через сетчатый фильтр (на схеме не показан) поступает
в эжектор-смеситель, где смешивается с озоновоздушной смесью, всасываемой
из озонаторного агрегата. Озонированная вода направляется в контактную колонку для вторичного контактирования с озоном. Из нее питьевая вода поступает в накопительную цистерну, которая заполняется автоматически. При достижении в накопительной цистерне минимального уровня воды через поплавковое реле включаются насос забортной воды, озонаторный агрегат и вентиляционное устройство, и, наоборот, при достижении в ней максимального уровня
воды указанные агрегаты и устройство отключаются.
Воздух в озонаторный агрегат поступает от судовой системы сжатого
воздуха под давлением 2,5÷3 МПа. В редукционном клапане давление воздуха
снижается до 0,1МПа.
Питьевая вода распределяется по потребителям через пневмоцистерну.
Обработанная вода в пневмоцистерну подается насосом питьевой воды, а из нее
под давлением 0,15÷0,3МПа – потребителям. При падении давления в пневмоцистерне до 0,15МПа с помощью манореле включается насос питьевой воды, а
56
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
при достижении давления 0,3МПа он этим же манореле автоматически отключается.
2.8
Назначение систем: сточной, фановой и шпигатов
На всех судах для удаления сточных вод и нечистот из уборных, общих
умывальных, душевых, прачечных, помещений пищевого блока, от умывальников устраивают трубопроводы сточной и фановой систем. Согласно требованиям Санитарных правил сточно-фановая системы должны быть закрытого типа,
при которой сточные воды и нечистоты отводятся в фекальные (сточные) цистерны, откуда их перекачивают в береговые сосуды или плавучие станции
сбора фекальных и сточных вод.
Взамен общей канализации допускается раздельная для фекальных и хозяйственных стоков. При этом в фекальные цистерны следует включать стоки
от индивидуальных и общих уборных, прачечных, а также от умывальника судовой амбулатории, изолятора и санитарной каюты. В цистерну для хозяйственных стоков включают стоки от умывальников, моечных, ресторанов, столовых, буфетов и камбузов.
Сброс за борт неочищенных и необезвреженных сточных и фекальных
вод не разрешается. Система аварийного сброса должна быть опломбирована.
Для очистки и обеззараживания сточных и фекальных вод на некоторых судах
установлены специальные очистительные станции.
Сборные цистерны сточной и фановой систем выполняют, как правило, с
наружной системой набора и закрытыми устройствами для контроля уровня их
заполнения. Дно цистерн должно иметь уклон и пробку для полного опорожнения от содержимого. Внутреннюю поверхность цистерн окрашивают кислотоупорной краской. На пассажирских судах необходимо иметь дистанционную
сигнализацию предельного уровня заполнения сборных цистерн (80%).
Цистерны сточных и фекальных вод следует располагать вдали от жилых
и служебных помещений, постов управления и источников теплоты. Для внутренней обмывки их снабжают перфорированными трубами или другими
57
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
устройствами, в которые подают воду от трубопровода забортной воды или от
противопожарной магистрали.
Сточные и фекальные воды из санитарных помещений поступают в цистерны самотеком, а удаляются из них насосами или эжекторами по трубам, которые заканчиваются на палубе обоих бортов специальными головками унифицированного типа, служащими для присоединения к приемным устройствам
береговых или плавучих станций сбора стоков. Приемные трубы необходимо
присоединять в самой низкой части цистерн на расстоянии 30÷40мм от их дна.
Трубопроводы от унитазов и писсуаров, как правило, не объединяют с
трубами, отводящими воду от ванн, душей или умывальников.
Воду с палуб удаляют по спускным трубам, приемные концы которых
имеют шпигаты. Последние выполняют функции отстойников и защищают
трубы от засорения. Их устанавливают на непроницаемых палубах. Воду от
шпигатов с палуб, расположенных выше палубы надводного борта, отводят
непосредственно за борт. Из помещений, находящихся ниже палубы надводного борга, она поступает по шпигатным трубам в льяла или специальные сточные цистерны.
Рисунок 35 – Схема системы шпигатов
Схема удаления воды с верхних палуб и палуб помещений по шпигатным
трубам изображена на рис. 35. С каждой вышележащей палубы вода спускается
58
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
на нижележащую по шпигатным трубам 1 до тех пор, пока не дойдет до последней открытой палубы над грузовой ватерлинией. Отсюда она через палубный шпигат 2 сливается за борт. Большие массы воды с открытых палуб удаляются через штормовые полупортики 9, устанавливаемые в фальшбортах. С
палуб, расположенных ниже грузовой ватерлинии, сточные воды спускаются по
шпигатным трубам 3 в льяла 4 или цистерны загрязненной воды.
От засорения шпигатные трубы предохраняют шпигаты 6, снабженные
решетками 7, козырьками 8 и имеющие полости а. Чтобы предотвратить проникновение запаха из сточных отсеков, на шпигатных трубах, отводящих, воду
из закрытых помещений, устанавливают сифоны 5. Бортовые отверстия шпигатных труб, отводящих воду из закрытых помещений, оборудуют захлопками,
исключающими попадание в них забортной воды при волнении. Системы шпигатов с открытых палуб выполняют из стальных труб, на судах с корпусами из
алюминиевых сплавов – из легкого сплава. Для закрытых помещений их можно
изготовлять из полиэтиленовых труб.
2.9
Назначение и типы систем отопления
Водяные, паровые, воздушные системы отопления служат для поддержания определенной положительной температуры в судовых помещениях в холодное время года.
В системе водяного отопления теплоносителем является вода, нагретая до
температуры 80÷90°С, которая циркулирует по трубопроводам и через нагревательные приборы (грелки) отдает теплоту окружающему воздуху. Циркуляция
воды в системе может быть естественной и принудительной. В первом случае
охлажденная в системе вода вытесняет из водогрейного котла горячую воду,
которая поднимается в расширительный бак и оттуда растекается по системе.
Во втором случае горячая вода прокачивается через систему циркуляционным
насосом.
Система водяного отопления благодаря большой аккумуляции теплоты
создает устойчивый тепловой режим в помещениях, проста в изготовлении и
59
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
эксплуатации, безопасна в пожарном отношении, однако элементы ее имеют
большую массу.
К основным узлам системы водяного отопления относятся водогрейный
котел, трубопровод, грелки, циркуляционный насос и расширительный бак. Водогрейный котел служит для снабжения системы отопления горячей водой. Горячую воду получают также в утилизационных котлах, использующих теплоту
отработавших газов главных двигателей, на пароходах – в паровых водонагревателях. Иногда горячую воду берут из замкнутой системы охлаждения двигателя.
На водоизмещающих судах трубопровод водяного отопления изготовляют из стальных водогазопроводных труб, на СПК и СВП – из алюминиевого
сплава.
Система водяного отопления может быть однотрубной, когда горячая и
отработавшая вода циркулирует по одному трубопроводу, и двухтрубной, когда
горячая вода подводится по одному трубопроводу, а отработавшая – отводится
по другому трубопроводу. Диаметр труб определяется расчетом из условия заданной скорости движения воды в системе.
Систему с естественной циркуляцией называют гравитационной (рис. 36).
Нагретая в котле вода поднимается по стояку в расширительный бак, от которого отходят воздушная и переливная трубы. Из бака горячая вода по магистральным трубопроводам подводится к грелкам, расположенным в носу и на
корме. Отработавшая вода из грелок опускается по трубам вниз и поступает обратно в котел. Для создания циркуляции в системе во время ее прогрева служит
ручной насос.
60
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Рисунок 36 – Система водяного отопления с естественной циркуляцией
1. ручной насос; 2. водогрейный котел; 3. термометр; 4. водоподогреватель; 5. расширительный бак; б. грелка; 7. кран; 8. автоматический воздуховыпускной клапан (вантуз);
– – – – – – – трубопровод горячей воды;
– · – · – · – · трубопровод отработавшей воды;
– ·· – ·· – ·· – переливная труба.
Системой парового отопления разрешается оборудовать только хозяйственные и бытовые судовые помещения. В качестве теплоносителя используют сухой насыщенный пар температурой 120÷130°С и давлением 3·105Па, получаемый в паровых котлах. Пар, проходя через грелки, отдает свою теплоту
воздуху и конденсируется. При паровом отоплении судовых помещений обеспечивается их более быстрый обогрев по сравнению с водяным отоплением.
Однако пригорание пыли на грелках вследствие высокой температуры пара и
создаваемый при работе шум ограничивают применение на судах системы парового отопления.
Основным элементом системы (рис. 37) является паровой котел. Пар из
котла по трубопроводу 2 через редукционный и предохранительный клапаны
поступает в сепаратор, где происходит его осушение. Редукционный клапан
61
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
снижает давление пара, поступившего из котла, до рабочего значения. Предохранительный клапан предотвращает повышение давления пара более допустимого в случае выхода из строя редукционного клапана. Излишки пара при
повышении давления стравливаются из системы через предохранительный клапан в атмосферу или в теплый ящик, предназначенный для сбора конденсата.
Осушенный пар пропускается в распределительную коробку, откуда распределяется по трубопроводам отопительной магистрали.
Пар, поступивший в грелки, частично конденсируется, и смесь его с конденсатом через конденсатную коробку и далее через клапан 13 поступает в
конденсатоотводчик и отводится в теплый ящик. Поступление пара в грелки регулируется клапанами 8, а выход пара из грелки – клапанами 10. Для отвода пара за борт служит трубопровод 11.
Рисунок 37 – Однопроводная система парового отопления
1. паровой котел; 2, 11, 16. трубопроводы; 3, 4. редукционный и предохранительный клапаны; 5. сепаратор; 6. распределительная коробка; 7. отопительная магистраль; 8, 10, 13. клапаны; 9. грелки; 11. конденсатная коробка; 14. конденсатоотводчик; 15. теплый ящик
Рассмотренная система парового отопления, выполненная по однопроводной схеме, по массе на 25÷30% легче двухпроводных. Однако нагревательная способность грелок при первой схеме значительно ниже, чем при двухпроводной, вследствие увлажнения пара движущимся вместе с ним конденсатом.
Трубопровод парового отопления выполняют из бесшовных стальных
труб; арматура может быть стальной или бронзовой.
62
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
В системе воздушного отопления теплоносителем является воздух, который подается в обогреваемое помещение предварительно подогретым примерно до 40°С в специальных теплообменных аппаратах, называемых калориферами. Система воздушного отопления может быть без рециркуляции и с циркуляцией воздуха. В первом случае системы воздушного отопления и вентиляции
совмещены и в помещение поступает свежий подогретый воздух. Во втором
случае осуществляется внутренняя циркуляция воздуха обогреваемого помещения через воздухоподогреватели. Последняя система более экономична.
В воздухоподогревателях воздух подогревается горячей водой, паром или
электричеством. Свежий воздух через вентиляционные головки нагнетается
электровентилятором в воздухоподогреватель, по трубам которого циркулирует
пар или горячая вода. Нагретый воздух через воздухораспределитель по трубопроводам подводится в каюты. Поступление в обогреваемое помещение подогретого воздуха регулируется при помощи шиберов (заслонок), установленных
на приемных воздухопроводах.
В некоторых системах воздушного отопления окончательный подогрев
воздуха может осуществляться калориферами, установленными непосредственно в обогреваемом помещении. Регулируют отопление посредством регулировочного клапана, ограничивающего поток горячей воды через калорифер.
На плавучих кранах получила распространение электрическая система
отопления. Особенностью данной системы является то, что обогрев происходит
за счет установленных в помещениях масляных электрических радиаторов,
теплоносителем в которых является как правило, трансформаторное масло.
2.10 Классификация противопожарных систем
С целью локализации тушения пожаров суда оборудуют пожарными системами. В зависимости от рода огнегасительного вещества их подразделяют
на системы водо-, паро- и пенотушения, углекислотного и жидкостного пожаротушения.
63
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
По способу тушения пожара системы разделяют на поверхностные и объемные.
В системах поверхностного тушения на поверхность очага пожара, подается вещество, которое охлаждает поверхность горения или прекращает доступ
кислорода в зону горения. К ним относят системы водо- и паротушения.
В группу систем объемного тушения входят системы, заполняющие свободный объем помещения инертными газами или весьма легкой ной.
Система водотушения основана на действии мощных струй воды, сбивающих пламя. Ею оборудуют все самоходные водоизмещающие суда независимо от наличия на них других средств тушения. Система состоит из пожарных
насосов, разводящего трубопровода с арматурой, пожарных рожков, шлангов и
стволов. Пожарные насосы устанавливают в машинном отделении ниже ватерлинии с тем, чтобы обеспечить постоянный подпор при всасывании. При этом
пожарный насос должен иметь возможность принимать воду не менее чем из
двух мест. На крупных пассажирских судах устанавливают два пожарных насоса, а разводящий трубопровод изготовляют кольцевым. Для защиты трубопровода от размораживания его прокладывают, как правило, внутри отапливаемых
помещений, а на открытые палубы выводят только патрубки с пожарными кранами. Количество и расположение пожарных кранов должны обеспечивать
возможность одновременной подачи не менее двух струй воды в любую точку
судна. Пожарные краны окрашивают в красный цвет, нумеруют и снабжают
быстросменными гайками для присоединения пожарных шлангов.
В грузовых танках при перевозке нефтепродуктов III класса (мазута, дизельного топлива, тяжелых сортов топлива с температурой вспышки 46÷120°С)
может быть установлена система тушения мелкораспыленной водой. При этом
в пламени вода практически вся испаряется, создавая паровоздушную подушку,
которая изолирует горящую поверхность от кислорода воздуха.
Распыленную воду применяют также в системах орошения палуб танкеров и для создания водяных завес, которые защищают помещения от распространения пожара.
64
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
На морских пассажирских судах применяют спринклерную систему, основанную на охлаждении горящей поверхности потоком капелек воды, подаваемых из распыляющих насадок (спринклеров). Входные отверстия спринклеров
перекрыты клапанами, которые удерживаются стеклянными колбами. Внутри
колбы находится низкокипящая жидкость. При температуре, превышающей
допустимый предел, давление насыщенных паров разрушает стеклянную колбу,
и клапан, выпадая, открывает выход воде из трубопровода.
Система паротушения основана на том, что пар, введенный в помещение,
в котором возник пожар, снижает содержание кислорода в зоне горения. Рабочей средой в системе является насыщенный водяной пар давлением не более
8·105Па. Системой паротушения оборудованы грузовые трюмы, малярные, кладовые для хранения легковоспламеняющихся материалов тех судов, где имеются паровые котлы достаточной производительности. На вновь строящихся речных судах система паротушения не применяется.
В системе пенотушения в качестве рабочей среды используют химическую или воздушно-механическую пену, которая изолирует горящую поверхность от кислорода воздуха. На речных судах для тушения пожаров, в том числе горящих нефтепродуктов, чаще всего применяют воздушно-механическую
пену – механическую смесь воздуха с водой и пенообразователем типа ПО
(ПО-1, ПО-6 и др.): Воздушно-механическая пена, полученная из пенообразователя П-6 имеет следующий состав (%): воздух – 90, вода – 9,6, пенообразователь – 0,4.
Систему пенотушения на речном флоте широко применяют для охраны
помещений машинных отделений и топливных цистерн водоизмещающих судов, грузовых отсеков танкеров, кладовых хранения легковоспламеняющихся
материалов. Согласно Правилам Речного Регистра РФ расчетную пенопроизводительность воздушно-пенного генератора для грузовых отсеков танкеров вычисляют из условия покрытия пеной площади двух наибольших отсеков.
Систему углекислотного пожаротушения применяют для тушения пожаров в помещениях генераторов и главных электрораспределительных щитов, а
65
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
также в машинных отделениях и топливных цистернах вместо системы пенотушения без порчи груза и оборудования. При этом охраняемое помещение заполняется углекислым газом.
Станция углекислотного тушения состоит из баллонов с обезвоженной
углекислотой, трубопроводов, приборов управления. На судне обезвоженную
углекислоту хранят в стальных баллонах вместимостью 40л.
В стационарных системах углекислотного тушения баллоны объединяют
в батареи, которые соединяют с коллектором. От коллектора в охраняемое помещение идут трубопроводы, которые выполняют из стальных труб с антикоррозионным покрытием изнутри.
Системой жидкостного пожаротушения предусмотрена подача в охраняемое помещение быстроиспаряющейся огнегасящей жидкости, пары которой
вытесняют воздух из помещения. Система широко распространена как на водоизмещающих судах, так и на СПК. В качестве огнегасящей жидкости на СПК
применяют состав «3,5» – смесь бромистого этила с углекислотой; на водоизмещающих судах применяют смесь БФ-2.
Огнегасящую жидкость размещают в специальных баллонах. При возникновении пожара воздух под давлением подается в баллон с жидкостью и
вытесняет ее в раздаточную магистраль. Из магистрали огнегасящая жидкость
поступает в распылители, установленные в охраняемом помещении, где и распыляется.
Система жидкостного пожаротушения – весьма эффективное средство
тушения пожаров в машинных отделениях, но, применяя ее, следует помнить,
что газы, получаемые при испарении жидкости, вредны для здоровья людей.
К средствам, служащим для ликвидации пожара, относят переносные
ручные огнетушители – пенные и углекислотные, а также пожарный инвентарь
(ломы, топоры, кошмы, песок и др.).
66
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
2.11 Пожарные извещатели
Пожар – чрезвычайно серьезная опасность, поэтому на судах мощностью
главного дизеля более 165кВт и на всех пассажирских судах независимо от
мощности главного дизеля в соответствии с Правилами Речного Регистра РФ
устанавливают автоматически действующую сигнализацию.
Рисунок 38 – Пожарные извещатели:
а – максимальный; б – дифференциальный; в – дымовой
Измерительные преобразователи пожарной сигнализации монтируют
внутри главных и аварийных электрораспределительных щитов, около топливных насосов, котлов, над главными дизелями, дизель-генераторами, в насосных
отделениях и других пожароопасных местах. В качестве измерительных преобразователей системы противопожарной сигнализации на судах используют
температурные и дымовые извещатели, срабатывающие при повышении температуры и наличии дыма в контролируемых помещениях.
По принципу действия температурные извещатели делят на максимальные, дифференциальные и комбинированные.
Максимальные температурные извещатели включают световую и звуковую сигнализацию на посту управления судном и в ЦПУ при определенной
температуре в контролируемом помещении (обычно они настраиваются на
70°С). Функциональная схема одного из таких извещателей показана на рис. 38,
а. Извещатель состоит из фарфорового или пластмассового корпуса 2, соединенного с биметаллической пластиной 1. ,При предельном значении темпера67
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
туры в помещении биметаллическая пластина прогибается и своим контактом 3
через неподвижный контакт 4 замыкает цепь сигнализации.
Дифференциальные извещатели (рис. 38, б) реагируют на скорость нарастания температуры. Корпус одного из таких извещателей «Теплозвон» разделен
.мембраной 4 на две камеры а и в. Верхняя камера а окнами б сообщается с
воздушным пространством контролируемого помещения. Нижняя камера в
имеет глухие стенки и соединена с камерой а через дроссельный канал во втулке 5. При нормальной температуре контролируемого помещения давление воздуха в обеих камерах одинаковое и контакты 2 замкнуты. Если же температура
в помещении резко возрастает, то, поскольку воздух из-под мембраны 4 выходит медленно,. давление в камере в увеличивается и мембрана, прогибаясь
вверх, стержнем 3 размыкает контакты 2, что и приводит к срабатыванию световой и звуковой сигнализации. Настройка такого извещателя производится:
регулировочным винтом 1 и путем подбора втулки 5 с таким дроссельным отверстием, что контакты размыкаются при скорости нарастания температуры
0,085÷0,170°С/сек, (5÷10°С/мин).
Принцип действия комбинированных извещателей сочетает принцип действия максимальных и дифференциальных преобразователей. Они реагируют
не только на максимальные значения температур, но и на скорость их возрастания.
Температурные извещатели рассчитаны на помещения площадью 25÷30
м2. В помещениях площадью более 30м2 устанавливают не менее двух извещателей.
Пожарный контроль помещений больших площадей осуществляется дымовыми извещателями, чувствительным элементом которых является фоторезистор 2 (рис. 38, в). Камера извещателя с помощью приемных трубок 1 сообщается с различными участками контролируемого помещения. Воздух, отсасываемый из камеры вентилятором 3, подсвечивается электролампой 4. Задымленность воздуха в камере улавливается фоторезнотором 2. Импульсы от извещателей по электрической цепи поступают на сигнальный пульт в ЦПУ и руле68
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
вую рубку. Принципиальная электрическая схема пожарной сигнализации зависит от типа и числа извещателей, а также способа подачи импульса (размыканием или замыканием контактов).
При получении сигнала о пожаре обслуживающий персонал с палубы открывает кран-дозаггор пенообразующей жидкости, с ЦПУ или из рулевой рубки переключает (при необходимости) тумблеры соответствующих помещений в
положение «Авария». При эхом обмотки электромагнитных клапанов получают
питание, открывается доступ воды в общую и соответствующие раздаточные
магистрали. Подача воды к очагу пожара обеспечивается включением электроприводного насоса с местного или дистанционного поста управления.
Для локализации пожара судно разделяют на противопожарные зоны вертикальными огнестойкими переборками. В случае дистанционного закрытия
дверей, огнестойких или огнезадерживающих переборок на посту управления
судном и в ЦПУ включается соответствующая исполнительная сигнализация.
Импульсы, вырабатываемые извещателями, могут использоваться и для
автоматического включения средств пожаротушения. Из автоматизированных
систем водотушения на судах наиболее распространена сплинкерная. При повышении температуры воздуха колба сплинкерной головки давлением паров
изнутри разрушается, вода из магистрали поступает к распылителю и в виде
мелких брызг вспрыскивается в контролируемое помещение. Давление воды
перед спринклерами поддерживается постоянным с помощью пневмоцистерны.
2.12 Система водотушения
С помощью системы водотушения пожар тушат мощными струями воды.
Эта система проста, надежна и получила широкое распространение на речных и
морских судах. Основными ее элементами являются: пожарные насосы, магистральный трубопровод с отростками, пожарные краны (рожки), шланги (рукава) со стволами (брандспойтами). При тушении пожара шланги со стволами
присоединяют к пожарным кранам.
69
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Систему водотушения применяют для тушения пожара в грузовых
трюмах сухогрузных судов, в машинных отделениях, в жилых, служебных и
общественных помещениях, на открытых участках палуб, платформ, рубок и
надстроек. Кроме того, ее можно использовать для подачи воды к пенообразующим установкам и системе орошения палубы, для мытья палуб, помещений,
устройств и т. д. Тушить горящие нефтепродукты с помощью системы водотушения нельзя, так как частицы их разбрызгиваются струями воды, что способствует распространению пожара. Мощными струями воды также не тушат пожары электрооборудования (вследствие электропроводности воды), лаков и
красок.
В качестве пожарных насосов на судах обычно применяют одноколесные
центробежные насосы. Типовая схема системы водотушения представлена на
рис. 39.
Рисунок 39 – Схема системы водотушения
В соответствии с требованием Речного Регистра РФ истечение воды
должно происходить при давлении у каждого пожарного крана не менее 0,25
МПа.
В последнее время получили распространение системы водораспыления и
орошения. Распыленная вода является одним из важных средств борьбы с пожаром. Над очагом пожара при мелком ее распылении создается большая по70
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
верхность испарения, что повышает эффективность охлаждения и увеличивает
скорость процесса испарения. При этом практически вода вся испаряется и образуется обедненная кислородом паровоздушная прослойка, отделяющая очаг
пожара от окружающего воздуха.
Систему водораспыления применяют во время тушения пожаров нефтепродуктов. Морские суда для тушения пожара остатков тяжелых нефтепродуктов (мазута, смазочных масел и др.) в машинных и котельных отделениях оборудуют системой водораспыления с распылителями (рис.40). Наличие штифта у
распылителя обеспечивает распыление воды до мелкой водяной пыли, выходящей из насадки в виде почти горизонтального веера.
Рисунок 40 – Схема водораспылителя
1. штифт; 2. насадка
Диаметр выходного отверстия водораспылителя принимают равным 3÷7
мм, а напор воды – 40м. На 1м2 площади орошаемой поверхности подается
0,2÷0,3л/с воды.
Располагают систему водораспыления в один или несколько ярусов, причем расстояние между распылителями в них принимают равным 1,2÷1,5м.
Если вода распыливается до туманообразного состояния, ею можно тушить пожары нефтепродуктов всех классов. Для распыления воды до туманообразного состояния применяют сферические и полусферические распылители
с большим количеством отверстий диаметром 1÷4мм. Число отверстий может
достигать 50÷70 при их размещении в 2÷8 рядов с общей площадью отверстий
до 1000мм2. При этом для распыления воды требуется напор не менее 40÷50м.
71
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Расход воды колеблется от 0,25 до 0,4л/с на 1м2 площади горения. Для распыления воды можно применять сжатый воздух. При давлении воздуха 0,6÷0,8
МПа его расход в 20÷30 раз превышает расход воды.
Распыленную воду используют также в системах орошения и для создания водяных завес, которые защищают помещения от возникновения и распространения пожара. Систему орошения применяют для орошения палуб нефтеналивных судов, перевозящих нефтепродукты I и II классов. Такой системой
оборудуют помещения, предназначенные для хранения взрывчатых или легковоспламеняющихся веществ. При этом она включается в действие автоматически. Водяные завесы устраивают для того, чтобы препятствовать распространению огня в помещениях и на палубах с большими площадями пола.
Орошение палубы нефтеналивного судна позволяет снизить ее температуру, вследствие чего уменьшаются потери от испарения жидкого груза и одновременно снижается пожарная опасность. Наибольший эффект от действия системы орошения достигается в том случае, когда поверхность палубы смачивается слоем воды минимальной толщины. При этом вода быстрее испаряется и
происходит более интенсивное охлаждение палубы.
2.13 Система пенотушения и жидкостного тушения
Широкое применение на судах внутреннего плавания получили системы
пенотушения. Принцип действия систем пенотушения основан на изоляции
очага пожара от доступа кислорода воздуха покрытием горящих предметов
слоем химической или воздушно-механической пены. Химическую пену получают в результате реакции специально подобранных щелочных и кислотных
соединений в присутствии стабилизаторов. Последние интенсифицируют процесс пенообразования и способствуют получению устойчивой мелкоячеистой
структуры пены. Воздушно-механическую пену получают вследствие механического смещения пенообразователя с водой и воздухом. Химической реакции
при этом не происходит.
72
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Для приготовления химической пены используют специальные пеногенераторы (рис. 41).
Рисунок 41 – Схема судового пеногенератора ПГ–50–С для приготовления химической пены
1. входной патрубок с соплом; 2. корпус; 3. крышка; 4. бункер; 5. сетка; 6. уплотнительное
кольцо; 7. невозвратный шаровой клапан; 8. пружина; 9. выходной патрубок; 10. кронштейн
Пенопорошок засыпают в бункер с защитной сеткой. В нижнюю часть
корпуса из трубопровода подают воду, которая, выходя из сопла, подсасывает
через невозвратный шаровой клапан порошок и увлекает его в напорный трубопровод. Вследствие смешения порошка и воды в выходном диффузорепатрубке за пеногенератором образуется пена. Последнюю можно также получить в аккумуляторах, представляющих собой закрытые сосуды (баки), содержащие определенное количество пенопорошка. При подаче воды в аккумулятор
образуется пена, которая направляется к месту пожара.
Химическая пена является достаточно эффективным средством тушения
пожара. Однако она оставляет следы на многих ценных материалах и грузах и
небезопасна при тушении электрических установок, являясь, хотя и плохим, но
все же проводником электрического тока. Кроме того, пенопорошок при длительном хранении теряет пенообразующие качества.
73
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
На судах внутреннего плавания для тушения пожаров применяют воздушно-механическую пену. Систему воздушно-механического пенотушения
используют для тушения любых пожаров, в том числе и для тушения всех горящих нефтепродуктов.
Пенообразователем (ПО) для получения воздушно-механической пены
является пенообразующая жидкость. Различают пенообразователи ПО-1, ПО1А, ПО-6 и др. Состав по объему воздушно-механической пены, получаемой из
пенообразователя ПО-6, примерно следующий: 90% воздуха, 9,6% воды и 0,4%
пенообразователя.
Воздушно-механическая пена, полученная из пенообразователя ПО-6,
имеет меньшую кратность расширения, чем пена, приготовленная из пенообразователя ПО-1, но стойкость ее в 2 раза больше. Под кратностью расширения
принимается отношение объема полученной пены к объему раствора (эмульсии). Бывают пены малой кратности расширения 10 и высокократные 100.
Рисунок 42 – Система воздушно-механического пенотушения
В системе воздушно-механического пенотушения (рис. 42) жидкий пенообразователь хранится в цистерне 1, из которой он при открывании пускового
клапана 2 направляется по трубопроводу 3 через дозирующий клапан 4 во всасывающий трубопровод центробежного насоса 6. Забортная вода к насосу 6 поступает через кингстон 5. Смесь забортной воды и пенообразователя, представляющая эмульсию, подается пожарным насосом в напорный трубопровод 7 системы, откуда через пенный пожарный кран 8 по шлангу она поступает в воздушно-пенный ствол 9, где, соединяясь с воздухом, образует пену.
В системах жидкостного тушения в качестве огнегасящего средства используют смесь, состоящую из 73% бромистого этила и 27% тетрафтордибро74
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
метана или из 70% бромистого этила и 30% бромистого метилена (по массе.).
Системы, в которых применяют эти смеси, называются системами СЖБ. Употребляют и другие смеси, например, смесь бромистого этила и углекислоты.
Системы жидкостного тушения получили распространение при тушении пожаров в грузовых танках и насосных отделениях нефтеналивных судов, в топливных цистернах, и также в грузовых трюмах сухогрузных судов. Преимущество
системы СЖБ по сравнению с системой углекислотного тушения состоит в том,
что огнегасящую жидкость хранят при низком давлении, вследствие чего возможность ее потерь от утечки значительно снижается. Кроме того, жидкость
СЖБ по огнегасящим качествам превышает углекислоту: для тушения пожара
нефтепродуктов, например, требуется 0,67кг/мин углекислоты на каждый кубометр объема емкости, а жидкости СЖБ – всего 0,215кг/мин. Жидкость СЖБ
хранят в специальных баллонах и подают к месту очага пожара с помощью
сжатого воздуха.
Рисунок 43 – Система жидкостного тушения
В системе жидкостного тушения (рис. 43) огнегасящая жидкость находится в баллоне 8, а сжатый воздух, необходимый для работы системы, – в баллоне 1. Система имеет запорные клапаны 2, 4, 5, 6, и 7, причем клапан 2 всегда
открыт, его закрывают только при ремонте. Во время возникновения пожара в
каком-либо из охраняемых помещений открывают клапаны 4, 7 и один из клапанов 6. Воздух из баллона 1 проходит через редукционный клапан 3, где его
75
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
давление снижается до 0,5÷1МПа в баллоне 8 и вытесняет огнегасящую жидкость через сифонную трубку 9 в раздаточную магистраль. Из нее жидкость по
соответствующему трубопроводу направляют в помещение, где возник пожар.
С помощью распылителей жидкость распыливают по всему помещению.
По окончании работы системы открывают клапан 5 и продувают магистраль
сжатым воздухом. В нормальном положении клапан 5 закрыт.
Для тушения пожара в машинном отделении суда на подводных крыльях
типа «Метеор» оборудованы системой пожаротушения, в которой используют
огнегасящий состав «3,5», представляющий смесь бромистого этилена и углекислоты. Его хранят в двух баллонах вместимостью каждый по 20л. В баллонах
содержится по 15кг (10,35л) бромистого этила и 6,4кг (4,93л) углекислоты.
Кроме того, в них накачивают воздух при давлении 4МПа.
Баллоны устанавливают на станции пожаротушения. Каждый из них имеет головку–затвор, к которой прикреплена труба, соединяющая баллон с кольцевым трубопроводом системы, расположенным в машинном отделении. С помощью головки-затвора огнегасящий состав выпускают из баллона в систему.
При чрезмерном повышении давления в баллоне он через сигнальнопредохранительный клапан выходит в атмосферу по специальному трубопроводу. При возникновении пожара в машинном отделении срабатывает система
сигнализации, на щитке в рубке загорается сигнальная лампа и подается звуковой сигнал.
Система оборудована электрическим и ручным пуском. Последний осуществляется с поста ручного управления. Для электрического пуска головказатвор на баллоне снабжена специальным пиротехническим устройством, имеющим пиропатрон, взрывающийся при подводе к нему электрического тока.
Пороховые газы, образующиеся при этом, воздействуют на ударный шток, который через рычажный механизм освобождает запорное устройство. Под давлением огнегасящего состава открывается клапан и начинается разряд баллона.
76
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
2.14 Система углекислотного пожаротушения
Системы углекислотного пожаротушения предназначены для хранения
жидкой углекислоты и подачи ее в защищаемые помещения для тушения пожаров объемным способом путем заполнения этих помещений газообразной углекислотой.
В зависимости от давления, при котором хранится углекислота, системы
углекислотного пожаротушения, подразделяют на системы:
 высокого давления с хранением углекислоты в баллонах при давлении
12,5МПа. Используют систему на сухогрузных, универсальных, навалочных,
рефрижераторных судах, ледоколах, буксирах, спасателях;
 низкого давления с хранением углекислоты в охлаждаемых резервуарах
большой емкости при давлении 2,1÷2,2МПа и температуре от –18 до –20°С
Используют систему на трейлерных судах, контейнеровозах, автомобильных
паромах, лихтеровозах и т. п. судах.
Системы углекислотного пожаротушения применяют для тушения пожаров в машинных, грузовых, производственных и других помещениях, а также
для защиты глушителей ДВС, искрогасителей котлов, и другого оборудования.
Действие системы углекислотного пожаротушения заключается в следующем. Углекислота в жидком состоянии поступает по распределительным трубопроводам к соплам, расположенным в защищаемых помещениях. На выходе
из сопел углекислота переходит в парообразное состояние, поглощая при этом
теплоту из окружающей среды. За счет высокой плотности парообразная углекислота проникает под настил плит машинно-котельного отделения и снизу
вверх заполняет объем герметизированного помещения. В соответствии с требованиями Регистра РФ время выпуска углекислоты в защищаемые машинные
помещения не должно превышать 2мин, а в другие помещения – 10мин.
Огнегасительная концентрации для машинных помещений составляет
35% их объема и для других помещений 30%.
77
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Расчетный запас углекислоты должен обеспечить тушение пожара в
наибольшем по объему из защищаемых помещений.
В системе углекислотного пожаротушения высокого давления (рис. 44)
запас углекислоты хранится в 40-литровых баллонах с рабочим давлением
12,5МПа. Степень заполнения баллонов составляет 0,625кг/л. Каждый баллон 1
имеет головку 2 для заполнения и выпуска углекислоты. Головка снабжена
предохранительной мембраной, предохраняющей баллон от разрыва при чрезмерном повышении давления углекислоты от нагрева. Разрыв мембраны происходит при 16±1,5МПа. К нижней части корпуса головки, присоединена сифонная трубка 19 с косым срезом на конце, по которой из баллона сначала вытесняется жидкая углекислота, а затем парообразная.
Рисунок 44 – Система углекислотного пожаротушения высокого давления
Баллоны размещают на станции вертикально, выпускными головками
вверх и для удобства использования объединяют в батареи. Каждая батарея
имеет сигнальный (предохранительный) и сборный групповой коллекторы.
Сигнальный коллектор 4 предназначен для выпуска углекислоты в атмосферу в
случае самопроизвольной разрядки баллона через предохранительную мембрану. Сигнальные коллекторы всех батарей подключены к общему трубопроводу,
выведенному на открытую палубу. На конце трубопровода установлен сигнальный свисток 6. На переборке станции углекислотного тушения около двери
устанавливается сигнальное очко 5, мембрана которого выталкивается углекис78
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
лотой. Отсутствие мембраны в очке дублирует звуковой сигнал свистка о разрядке одного или нескольких баллонов.
Сборный групповой коллектор 10 предназначен для сбора углекислоты
при одновременном открывании группы баллонов. Выпускная головка каждого
баллона присоединена к сборному коллектору через невозвратный клапан 3.
Если установка защищает несколько помещений, предусматривается распределительный коллектор 13 с патрубками для установки запорных клапанов. Клапаны 14 установлены на трубопроводах 16, ведущих в помещения без личного
состава (грузовые трюма), а клапаны 17 – на трубопроводах 18, ведущих в помещения, где возможно пребывание экипажа. Трубопроводы 16 и 18 оканчиваются выпускными соплами 15. При включении клапанов 17 срабатывает блокировка, включающая звуковую (сирена) и световую (табло с надписью: «Газ!
Уходи!») предупредительную сигнализацию.
При пуске сначала открываются клапаны 17, а затем с выдержкой времени, необходимой для эвакуации людей из защищаемого помещения, пусковым
рычажным приводом 5 через блоки 8 перемещается тросик 7, открывая клапаны
выпускных головок 2.
В системе углекислотного пожаротушения с дистанционным управлением пуск осуществляется с помощью пневмопривода, к которому подводится
сжатый воздух или углекислота из пусковых баллонов. Для удаления из системы сконцентрировавшейся влаги служит клапан 12 продувания сжатым воздухом, поступающим по трубопроводу 11. В некоторых системах углекислотного
пожаротушения трубопроводы, ведущие к грузовым трюмам, одновременно
используют для дымо-сигнальной системы.
Углекислотные батареи с устройствами, арматурой и приборами размещают в помещении станции, имеющем непосредственный выход на открытую
палубу. Температура на станции не должна превышать 40÷50°С.
Дистанционное управление системой углекислотного пожаротушения
высокого давления осуществляют из рулевой рубки с поста, расположенного
непосредственно у входа в машинное отделение, непосредственное управление
79
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
– из станции углекислотиого тушения. Регистр РФ допускает применение станций местного углекислотного тушения пожаров в картерах ДВС, дымовых трубах и других замкнутых объемах, находящихся внутри машинного помещения.
2.15 Специальные системы наливных судов
Чтобы обеспечить сохранность нефтегрузов, их прием и выкачку с последующей очисткой танков, нефтеналивные суда оборудуют специальными системами: грузовой, зачистной, подогрева вязких нефтепродуктов, газоотводной,
зачистки и мойки танков. Кроме того, к специальным относят систему замера
количества груза и систему инертных газов.
Грузовая система служит для выкачки из танков основной массы груза,
зачистная – остатков.
Система подогрева предназначена для снижения вязкости нефтепродукта
до значения, определяющего нормальные условия его перекачки. Посредством
газоотводной системы осуществляется газообмен между танками и внешней
средой.
Подготовку судна к ремонту и приему другого сорта груза обеспечивает
система зачистки и мойки танков.
Система замера количества груза позволяет в любой момент на стоянке
или в рейсе контролировать загрузку нефтеналивного судна.
В целях совершенствования пожарной системы суда оборудуют системой
инертных газов.
Основным требованием, предъявляемым ко всем системам нефтеналивных судов, является их пожарная безопасность. Другие требования определяются специфическим назначением этих систем. Грузовые и зачистные системы
должны обеспечивать: прием и выкачку груза с заданной производительностью; рациональное осуществление операции зачистки в конце выкачки груза и
доведение его остатка в танках до минимума. Система подогрева должна подготовить груз к выкачке в заданное время. Газоотводная система должна поддерживать нормальный газообмен между танками и внешней атмосферой во
80
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
время грузовых операций и во время рейса (с грузом и порожнем). Система зачистки и мойки танков должна обеспечивать высококачественную подготовку
судна для приема другого сорта груза или ремонта. Для обеспечения безопасности перевозки огнеопасных и взрывоопасных грузов предназначается система инертных газов. Эти газы не должны содержать примесей, вызывающих загрязнение груза в танках. Оборудование системы должно быть несложным и
удобным в эксплуатации. Системы замера груза на вновь проектируемых танкерах необходимо выполнять с применением дистанционного и автоматического управления.
2.16 Газоотводная система наливных судов
Данной системой обеспечивается газообмен между танками и внешней
атмосферой. Различают два основных процесса такого газообмена: «большое
дыхание» и «малое дыхание».
«Большое дыхание» наблюдается при наливе и выкачке груза. При наливе
груза в танки происходит вытеснение из них паров нефтепродуктов в атмосферу. Во время выкачки груза из танков совершается обратный процесс, заключающийся в замещении атмосферным воздухом освобождающихся объемов
танков.
«Малое дыхание» вызывается периодическим изменением условий теплообмена между корпусом танкера и внешней средой. Днем при более высокой
температуре воздуха и под воздействием солнечной радиации усиливается испарение нефтепродуктов в танках, повышается давление в газовом пространстве под палубой (над грузом) и паровоздушная смесь выходит из танков в атмосферу. Ночью при более низких температурах воздуха и отсутствии солнечной радиации процесс теплообмена совершается в обратном направлении, и атмосферный воздух поступает в танки вследствие понижения давления в газовом
пространстве.
Выход паров нефтепродуктов в атмосферу в процессе «большого дыхания» при наливе приводит к значительным потерям нефтепродуктов. Чтобы
81
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
уменьшить или даже исключить их, применяется схема замкнутого налива, при
которой паровоздушная смесь направляется в специальные береговые газосборные цистерны. Для этого газосборная система танкера подключается к береговым трубопроводам, а выход паров в атмосферу перекрывается задвижками. В целях сокращения потерь нефтепродуктов от испарения в процессе «малого дыхания» газоотводную систему снабжают автоматическими дыхательными механическими или гидравлическими клапанами.
Рисунок 45 – Гидравлический дыхательный клапан
Гидравлический дыхательный клапан (рис. 45) выполнен сварным. Он состоит из внутренней трубы 1, четырех обечаек 3, крышки 5, переливных трубок
2 и колонки указателя уровня 4. Кольцевые пространства а и б заполнены маслом, уровень которого изменяется в зависимости от давления в танках. Если
давление в них будет превышать атмосферное, то уровень масла в пространстве
б понижается, а в пространстве а повышается. При некоторой (заданной) разнице давлений он опустится до нижней кромки обечайки. Тогда паровоздушная
смесь из танков будет выходить в атмосферу, давление в них снизится и вновь
установится равновесие при закрытом гидравлическом затворе. При падении
давления в танках ниже атмосферного уровень масла в пространстве а понизится, а в пространстве б повысится. Атмосферный воздух получит доступ в танки,
давление в них увеличится, и система гидравлического затвора возвратится в
состояние равновесия.
82
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
При движении воздуха или паров нефтепродуктов в дыхательном клапане
в любом направлении масло частично переходит в наружный и внутренний
карманы. Если гидравлический затвор закрыт, оно перетекает по трубкам обратно в пространства а и б. Промежуточный цилиндр в нижней своей части не
доходит до дна корпуса. Зубчатый контур нижней кромки смягчает прорыв
воздуха (или паров) при вытеснении их из цилиндра.
Согласно требованиям Правил Речного Регистра РФ автоматические дыхательные клапаны следует устанавливать на магистральных газоотводных
трубах грузовых танков, предназначенных для перевозки нефтепродуктов с
температурой вспышки ниже 65°С. Эти клапаны не должны допускать повышения давления в танках свыше 20кПа.
83
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
3
СУДОВЫЕ УСТРОЙСТВА
3.1
Виды рулевых приводов
Основной и запасный рулевые приводы должно иметь каждое судно. В
качестве основного применяют секторный привод со штуртросовой проводкой,
румпельно-секторный привод с валиковой передачей и привод непосредственно
от рулевой машины.
Секторный привод со штуртросовой проводкой (рис. 46, а) используют
как основной рулевой привод на небольших судах и как запасной на крупных
судах. Штуртрос выполнен из калиброванной цепи, его пропускают через звездочку рулевой машины и по бортам подводят в кормовую часть судна к сектору. Цепь штуртроса, кроме участка, пропускаемого через звездочку, может
быть заменена стальным канатом.
Для обеспечения постоянного натяжения штуртроса в его ветви монтируют талрепы. Направление движения штуртроса изменяют поворотными,
направляющими и поддерживающими блоками. Для смягчения рывков при
ударе волн о перо руля устанавливают пружинные амортизаторы.
При вращении штурвала рулевой машины штуртрос перепускается с одного борта на другой и осуществляет поворот сектора. С этой целью ветвь
штуртроса правого борта крепят к сектору со стороны левого борта и наоборот.
84
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Рисунок 46 – Рулевые приводы
1 – штурвал; 2 – редуктор ручной рулевой машины; 3 – звездочка; 4 – цепной штуртрос;
5 – поворотный блок; 6 – поддерживающий ролик; 7 –талреп; 8 – пружинный амортизатор;
9 – сектор; 10 – редуктор; 11 – карданный шарнир; 12 – коническая зубчатая передача;
13 – румпель-тали.
Румпельно-секторный привод с валиковой передачей (рис. 46, б) компактен, безопасен и бесшумен в работе; его применяют как в качестве основного,
так и запасного приводов. Ведущий вал рулевой машины приводит во вращение всю систему валиков, соединенных между собой коническими зубчатыми
шестернями. Концевой валик передает вращение через червячный редуктор
зубчатой рейке сектора. Движение сектора через буферные пружины, служащие
амортизаторами, передается на румпель, который вращает баллер. Во избежание заклинивания на изгибах валики привода соединяют между собой карданными шарнирами. Для безопасности валиковый привод закрывают съемными
кожухами.
Привод непосредственно от рулевой машины (рис. 47) отличается большой надежностью и находит широкое применение на речном флоте в качестве
85
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
основного рулевого привода. При этом рулевую машину устанавливают в румпельном отделении и соединяют непосредственно с сектором.
1 – перо руля;
2 – нижний опорный подшипник;
3 – баллер;
4 – верхний опорно-упорный подшипник;
5 – румпель;
6 – зубчатый сектор;
7 – валиковый ручной привод;
8 – пружинные амортизаторы;
9 – редуктор рулевой машины;
10 – электродвигатель.
Рисунок 47 – Рулевое устройство
На судах смешанного река – море плавания в качестве запасного рулевого
привода дополнительно устанавливают румпель-тали (рис. 46, в).
Электрический привод допускает раздельное управление поворотными
насадками в целях улучшения маневренных качеств судна. При этом устанавливают две рулевые машины (рис. 48), электродвигатели которых соединены
валом с разобщительной электромагнитной муфтой 6. Муфта позволяет управлять каждой из насадок 1 независимо одна от другой. Передача вращения от
каждого из электродвигателей 7 через дифференциал Федорицкого 4 зубчатому
сектору 3, баллеру 2 насадки выполнена по описанной схеме. Вместо запасного
ручного привода в данном случае используется также электрический от вспомогательных электродвигателей 5. При установке рукояток на пульте управления в положение совместной работы рулевых машин электромагнитная муфта
автоматически включается и насадки поворачиваются синхронно. Такой привод
к поворотным насадкам позволяет им обеспечивать управляемость судна как
при движении с большой скоростью, так и при маневрировании.
86
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Рисунок 48 – Электрический привод раздельно-управляемых насадок
Органы управления рулевой машиной размещают в рулевой рубке судна.
При ручном приводе это штурвал с ободом, а при электрическом и электрогидравлическом – кнопки или рукоятки.
Основной привод должен обеспечивать при полной скорости переднего
хода перекладку рулей на угол от 35° одного борта до 35° другого борта у водоизмещающих судов не более чем за 30сек, а у скоростных судов – за 15сек.
Рулевые приводы имеют обычно ограничители поворота пера руля на борт до
35°. Такой угол перекладки является наивыгоднейшим с точки зрения момента,
осуществляющего поворот судна.
Конструкция рулевых приводов должна обеспечивать переход с основного на запасной привод по возможности немедленно, но не более чем за 10сек.
3.2
Гидравлическая рулевая машина, конструкция и принцип
действия
Гидравлические рулевые машины бывают с ручным и электрическим
приводами. В качестве рабочей жидкости в них используют минеральные масла
(трансформаторное, турбинное Тп-30), а также специальные гидросмеси.
87
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Исполнительные механизмы гидравлических рулевых машин применяют
трех видов:
1.
с соосно расположенными плунжерами;
2.
с качающимися цилиндрами двойного действия и румпелем в виде двуплечего рычага-коромысла;
3.
с поворотным устройством, размещенным на голове баллера руля.
Наиболее распространены плунжерные рулевые машины. В рулевых гид-
равлических машинах применяют как аксиально-поршневые, так и радиальнопоршневые насосы.
На рис. 49 показана схема ручной гидравлической рулевой машины с
плунжерным исполнительным механизмом. В ходовой рубке судна установлена
колонка 3, внутри которой помещен аксиально-плунжерный насос 4, приводимый от штурвала 5 через зубчатый мультипликатор. Вблизи баллера руля в
румпельном отделении находятся 2 соосных цилиндра 8 с плунжерами 12, которые шарниром 11 соединены с румпелем 10, насаженным с помощью шпонки
на баллер руля.
Рисунок 49 – Ручная гидравлическая рулевая машина
При вращении штурвала насос нагнетает рабочую жидкость через трубопровод 1 или 2, клапанную коробку 14 и трубу 7 или 13 в один из цилиндров 8,
88
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
перемещая плунжеры 12. При изменении направления вращения штурвала изменяются направления подачи рабочей жидкости и перемещения плунжера.
Для указания положения руля предусмотрен электрический аксиометр 6 с
датчиком 9. В клапанной коробке 14 имеются 2 предохранительных клапана,
которые служат для перепуска жидкости из одного цилиндра в другой, помимо
насоса в случае, если давление в цилиндре превысит допустимое, например,
при касании руля о грунт.
Рисунок 50 – Ручная гидравлическая рулевая машина с качающимися цилиндрами
На судах с подводными крыльями и на воздушной подушке применяются
ручные гидравлические машины с качающимися цилиндрами (рис. 50).
Машина состоит из поста управления 4, в который входит штурвальное
колесо, вращающее насос 1, последний подает рабочую жидкость в силовые
цилиндры 3. Расходный бак 2 служит для пополнения гидравлической системы
рабочей жидкостью через невозвратные клапаны коробок 5 и 6. В гидравлическую систему включены измерительные приборы, электрический указатель положения руля, манометры и датчики.
Привод к баллеру состоит из двух силовых цилиндров двустороннего
действия, штоки поршней которых шарнирно связаны с румпелем. При перекладке руля шарниры перемещаются по дуге окружности, поэтому во избежание заклинивания штоков цилиндры также имеют шарнирное закрепление.
89
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Обе полости каждого цилиндра связаны с масляными магистралями. При
перекладке руля рабочее масло подается в полости под поршнем обоих цилиндров. Датчик указателя положения руля с помощью тяги соединен с румпелем.
Электрогидравлические рулевые машины. Современные электрогидравлические рулевые машины по массе, габаритным размерам и экономичности
значительно лучше электрических, что обусловило их широкое применение на
морских, речных судах. Их разделяют на плунжерные, лопастные и плунжернореечные. Каждую гидравлическую рулевую машину снабжают насосом, подающим под необходимым давлением рабочую жидкость (минеральное масло) в
ее исполнительную часть, осуществляющую перекладку рулевого органа. Применяются насосы переменной и постоянной подачи, причем последние используются при моменте на баллере рулевого органа не более 40кН·м.
Принцип действия и устройство электрогидравлической плунжерной рулевой машины можно понять из рис. 51. В цилиндры 10, установленные на
фундаменте и связанные направляющей (на схеме не показана), входят плунжеры 14. Они подвижно связаны с румпелем 13 посредством каретки и траверсы,
обеспечивающих поворот румпеля относительно плунжеров и необходимые
возвратно-поступательные перемещения, возникающие при его повороте. Радиально-поршневой насос 2 переменной подачи попеременно нагнетает жидкость
в левый или правый цилиндр по трубопроводам 5, перемещая плунжеры и поворачивая баллер на требуемый угол перекладки руля. Насосом управляют с
поста управления посредством тяги 4. Она соединена с рычагом 8, в свою очередь соединенным тягой 3 с направляющей статора, служащей для изменения
хода плунжеров радиально-плунжерного насоса. Другим концом рычаг 8 связан
тягой 12 с румпелем. Эта система тяг и рычагов выполняет функции серводвигателя, обеспечивающего автоматическое прекращение перекладки руля после
того, как штурвальный перестанет смещать тягу 4.
Допустим, что штурвальный переместил тягу 4 вправо от нейтрального
положения и насос начал подавать жидкость в правый цилиндр. При этом
плунжер начнет перемещаться влево и потянет за собой тягу 12 что при непо90
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
движной тяге 4 приведет к смещению направляющей статора влево и к возврату
ее в исходное положение, соответствующее нулевой подаче.
Рисунок 51 – Схема электрогидравлической рулевой машины
В машине предусмотрен предохранительный клапан 15, обеспечивающий
перепуск жидкости по трубопроводам 9 и 11 из одного цилиндра в другой. При
недопустимом для прочности машины и трубопроводов повышении давления
вследствие ударов руля о грунт или другие предметы клапан срабатывает и рулевой орган отклоняется от заданного положения. При этом происходит перемещение рычага 8 и тяг 12 и 3 серводвигателя, насос автоматически начнет подавать жидкость в соответствующий цилиндр, и рулевой орган возвращается в
исходное положение. Бак 1 служит для восполнения внешних утечек рабочей
жидкости, для него предусмотрены невозвратные клапаны 6, соединенные с баком трубами 7.
3.3
Электрическая рулевая машина, конструкция и принцип
действия
До конца 50-х годов прошлого столетия на речных и морских судах широкое применение имели электрические рулевые машины с моментом на баллере до 150кН·м.
Но в связи с развитием гидравлического привода, обладающего более высокой эффективностью, область распространения электрических рулевых машин постепенно ограничивалась и производство их для морских и речных су91
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
дов прекращено. Однако на многих судах внутреннего и смешанного плавания
электрические рулевые машины до сего времени находятся в эксплуатации.
Общее представление об электрической рулевой машине дает схема на рис. 52.
Рулевой штурвал приводит в движение перемещающийся контакт реостата с сопротивлением Rw, имеющего электрическую связь со вторым реостатом,
сопротивление в котором Rs меняется в зависимости от положения баллера.
Если, например, вращение штурвала совпадает с направлением стрелки,
то сопротивление увеличивается. Генератор, напряжение, в обмотке которого
контролируется регулятором, обеспечивает энергией исполнительный рулевой
двигатель. Направление вращения исполнительного рулевого двигателя для
рассматриваемого случая соответствует увеличению сопротивления Rs и
уменьшению тока в регуляторе.
В момент, когда руль занимает нужное положение, сопротивление Rs
становится равным Rw и исполнительный рулевой двигатель останавливается.
1 – сектор;
2 – рулевой двигатель;
3 – генератор;
4 – регулятор;
5 – привод генератора.
Рисунок 52 – Принципиальная схема электрической рулевой машины со следящей системой
контроля
Рассмотрим конструктивное устройство типовой электрической рулевой
машины, установленной на ряде судов, и в частности, на озерных буксирахтолкачах ОТ-800 (проект 758) мощностью 590кВт (рис. 53).
92
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Рисунок 53 – Схема электрической рулевой машины
Данные толкачи являются двухвинтовыми, снабжены поворотными
насадками, на каждой из них установлены две одинаковые рулевые машины,
допускающие совместное и раздельное управление.
Валы основных электродвигателей 16 карданными валами 15 и электромагнитной муфтой 14 соединены для совместной работы в ходу. Во время маневров рулевые машины при отключенной электромагнитной муфте работают
независимо, каждая на свой рулевой орган. Основной электродвигатель 16 постоянного тока, работающий по системе «двигатель – генератор – двигатель»,
эластичной муфтой 18 соединен с нижней червячной парой дифференциала
Федорицкого 19, который вращает цилиндрическую шестерню 21, сцепленную
с зубчатым сектором 27. Сектор, посаженный на баллер 3 свободно, поворачивает его через пружинные амортизаторы 26 и румпель 6, закрепленный на баллере с помощью шпонки. Электродвигатель 11 запасного привода получает питание от аккумуляторных батарей. Его вал с помощью эластичной муфты 9,
93
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
двухступенчатого редуктора 13 и карданного вала 17 передает вращение верхней червячной паре дифференциала Федорицкого. Для более надежного предохранения ротора запасного электродвигателя от проворачивания при работе основным приводом на эластичной муфте 9 установлен колодочный тормоз 10 с
электромагнитом 12.
Автоматическая остановка электродвигателей при достижении рулевыми
органами крайних положений обеспечивается конечными выключателями 23
основного и 25 запасного приводов, размыкающими электрическую цепь питания электродвигателей. Привод к ним выполнен цепными передачами 24 и 22
от двух звездочек 20. При неисправности конечных выключателей поворот сектора ограничивают упоры 29. Чтобы предохранить механизм рулевой машины
от ударов волн в рулевой орган, на ступицы румпеля установлены колодки 4
тормоза, который с помощью ручного привода 1 включается при длительной
стоянке судна. На палубе в районе вращения сектора установлены 4 каточка 28,
предохраняющие его от провисания под действием собственной массы. На секторе имеется шкала 8, а над ней неподвижный указатель 7, позволяющие на месте определить, на какой борт и угол отклонен рулевой орган. С помощью рычага 5 и датчика 2 электрического аксиометра показания отклонения рулевого
органа передаются в штурвальную рубку.
Наличие дифференциала Федорицкого позволяет переходить с основного
привода на запасный и, наоборот, без каких-либо переключений в машине.
3.4
Конструкция, принцип действия электроручного брашпиля
На рис. 54 показана кинематическая схема типового электрического брашпиля судов внутреннего плавания. В брашпиле применен червячноцилиндрический редуктор. Червяк приводится электродвигателем 16, прикрепленным фланцем к редуктору, с помощью длинного валика 13, расположенного
в нижней части редуктора. Грузовой вал 8, размещенный над ведущим валом
редуктора, приводится колесом 5, зацепляющимся с шестерней 6, сидящей на
одном валу с червячным колесом 7. На грузовом валу сидят свободно две цеп94
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
ные звездочки 3 и 10 и жестко насажены турачки 1 и 11. Сцепление звездочек с
грузовым валом осуществляется с помощью кулачковых муфт 4 и 9, а торможение с помощью ленточных тормозов 2 и 12. Электродвигатель снабжен пристроенным дисковым тормозом 17. Для ручного привода предусмотрена колонка 18 с рукояткой, оканчивающаяся конической шестерней 14, зацепляющейся
с насаженной на ведущий вал шестерней 15. Колонка обычно располагается в
вертикальной плоскости и может быть съемной.
Брашпиль обеспечивает раздельную работу звездочек левого и правого
бортов. Отдача якоря осуществляется дистанционно. При помощи турачек совершаются швартовные операции. Швартовные барабаны сидят на валу жестко
и всегда вращаются при включенном двигателе.
Рисунок 54 – Электроручной брашпиль
95
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
3.5
Назначение и типы шлюпбалок
Шлюпочное устройство предназначено для спуска шлюпки на воду,
подъема ее из воды и хранения по-походному. Оно состоит из шлюпки, шлюпбалок с лебедками, шлюпталей, ростр-блоков и приспособлений крепления
шлюпки по-походному. Спуск и подъем шлюпки обычно механизированы и
осуществляются одним человеком, находящимся на палубе или даже в шлюпке.
На речном транспорте чаще всего применяют поворотные, склоняющиеся и
гравитационные шлюпбалки.
Поворотная шлюпбалка имеет вертикальную ось вращения. При использовании шлюпбалок шлюпку сначала приподнимают с ростр-блоков, на которых она хранится в походном положении, затем путем поворота шлюпбалок
выводят за урез надстройки и спускают на воду, потравливая лопарь (канат)
шлюпталей с помощью лебедки. Спуск и подъем шлюпок небольшого размера
могут осуществляться одной поворотной шлюпбалкой.
Склоняющаяся шлюпбалка (рис. 55) имеет горизонтальную ось вращения.
Перед спуском шлюпки шлюпбалку наклоняют вручную при помощи винтового привода.
1 – шлюпка;
2 – шлюптали;
3 – шлюпбалка;
4 – лопарь;
5 – механизм наклонения шлюпбалки.
Рисунок 55 – Склоняющаяся шлюпбалка
Поворотные и склоняющиеся шлюпбалки, хотя и просты по конструкции,
но неудобны в эксплуатации, и на новых крупных судах их не применяют.
96
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Лучшими эксплуатационными качествами отличаются гравитационные
шлюпбалки (рис. 56).
1 – шлюпка;
2 – найтов для крепления шлюпки попоходному;
3 – подвеска;
4 – шлюпбалка;
5 – лопарь;
6 – ферма станины;
7 – телескопическая тяга;
8 – подкильный кронштейн.
Рисунок 56 – Гравитационная шлюпбалка
Преимущество шлюпбалки заключается в том, что шлюпка опускается
автоматически под действием силы тяжести после отдачи стопоров крепления
шлюпки по-походному. Это очень важно для судна, потерпевшего аварию и
порой не имеющего энергии для приведения в действие шлюпочных лебедок.
Для крепления по-походному гравитационные шлюпбалки имеют специальные
упоры, на которые и опирается шлюпка.
Шлюпбалки любого типа, обслуживающие спасательные шлюпки, должны обеспечивать безопасный их спуск при крене судна до 15° на любой борт.
Продолжительность спуска шлюпки на воду не должна превышать 5мин, включая время на подготовку к спуску и вываливание за борт. В норму не входит
время, затрачиваемое на посадку в нее людей.
Шлюпочные лебедки имеют обычно электрический привод и два вида
тормозов: ленточный: для торможения барабана, на который навивается лопарь,
и центробежный для автоматического регулирования скорости опускания
шлюпки. Все лебедки имеют запасной ручной привод.
Во избежание срыва шлюпок со штатных мест во время качки их крепят
на ростр-блоках или гравитационных шлюпбалках по-походному при помощи
найтовов, в которые для быстрой их отдачи вставляют глаголь-гаки.
97
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Прочность шлюпбалок, лопарей, блоков и других деталей шлюпочного
устройства должна быть достаточной для безопасного спуска спасательной
шлюпки на воду и подъема с грузом, масса которого:
m  1,25  (m1  n  m2 ),
(3.1)
где m1 — масса шлюпки со снабжением, кг;
n —число людей, находящихся в шлюпке;
m2 — масса одного человека (75кг).
Число людей, находящихся в шлюпке, принимают равным:
 для пассажирских судов: числу людей, на которое рассчитана шлюпка (при
спуске), и числу людей, находящихся в шлюпке для ее обслуживания (при
подъеме);
 для других типов судов: числу людей, находящихся в шлюпке для ее обслуживания (при спуске и подъеме).
Лопари талей должны иметь длину, достаточную для спуска шлюпки на
воду при крене судна. При этом на барабане шлюпочной лебедки должно оставаться не менее трех витков каната.
3.6
Конструкция и принцип работы шлюпочной лебедки
Посредством шлюпочных устройств осуществляются спуск на воду и
уборка на судно спасательных шлюпок и рабочих лодок. Шлюпочные устройства могут иметь различное конструктивное исполнение. Наиболее удобными в
эксплуатации являются склоняющиеся шлюпбалки, которые позволяют спускать (поднимать) шлюпки при помощи лебедок (ручных или электрических) с
одновременным вынесением (вылетом) шлюпки за борт судна.
На крупных пассажирских судах получили распространение так называемые гравитационные шлюпбалки, которые бывают сказывающиеся и склоняющиеся. Преимуществом шлюпбалок этого типа является то, что выдвижение за
борт обеспечивается массой шлюпки, которая удерживается от произвольного
смещения лопарями (канатами), закрепленными на барабанах шлюпочной лебедки. Вывод за борт и спуск шлюпки на воду гравитационными шлюпбалками
98
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
происходят автоматически при стравливании лопарей с барабанов лебедки.
Подъем шлюпки и установка ее на ростр-блоки выполняются при реверсировании вращения барабанов лебедки без каких-либо дополнительных переключений.
У электрической шлюпочной лебедки (рис. 57) типа ЛШ1 вал электродвигателя 3 соединен с входным валом редуктора 2, на выходном валу которого
насажен сдвоенный барабан 4. На каждой из частей (катушек) барабана закреплены канаты, обеспечивающие склонение и вылет шлюпбалок со шлюпкой.
Мощность электродвигателя 2,2кВт. Тяговое усилие при подъеме шлюпки с
командой составляет 7,8кН и с пассажирами: 15,7кН. Скорость травления канатов 1 (0,6)м/с, подъема шлюпки: 0,095м/с. В случае необходимости для работы
лебедкой вручную второй конец входного вала редуктора 2 снабжен четырехгранником 1, на который надевают съемную рукоятку. Скорость подъема
шлюпки вручную около 0,002м/с, усилие на рукоятке 137Н. Ручной привод используется в качестве резервного (аварийного) при выходе из строя на судне
источников электрического тока. Более крупная шлюпочная лебедка данного
типа ЛШЗД имеет электродвигатель мощностью 7кВт.
Рисунок 57 – Шлюпочная лебедка
3.7
Назначение и устройство буксирных лебедок
Буксирные лебедки служат для выполнения операций, связанных с буксировкой несамоходных судов. На прямых участках судового пути буксировку
выгодно осуществлять с помощью достаточно длинного каната, поскольку при
99
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
этом уменьшается сопротивление воды движению буксируемых судов. Однако
вождение состава на длинном буксирном канате хотя и выгодно, но затрудняет
его проводку через извилистые участки судового хода, при прохождении под
мостами, в шлюзованных системах и т. п.
Регулирование длины рабочей части буксирного каната обеспечивается с
помощью буксирной лебедки. При необходимости укоротить канат лебедку
включают в работу, и на ее барабан навивается требуемое число витков, что
позволяет подтягивание барж к буксировщику. С выходом же на прямые участки пути канат травится с барабана лебедки, в результате чего расстояние между
буксировщиком и баржами увеличивается до его оптимального значения, которое составляет примерно 150÷300м в зависимости от грузоподъемности несамоходных судов и мощности буксировщика.
Буксирные лебедки бывают автоматические и неавтоматические. Автоматические лебедки амортизируют усилия, возникающие в буксирном канате при
ударах волн о буксируемые суда. В первую очередь ими оборудуют морские и
озерные буксиры-спасатели, а также суда, работающие на барах и прибрежных
устьевых участках больших рек. В момент рывка, возникающего при шквальном ветре или при сильном лобовом ударе волны в носовую оконечность буксируемой баржи, двигатель такой лебедки автоматически травит буксирный канат, избавляя, таким образом, последний от опасных напряжений. После рывка
двигатель автоматической лебедки без какого-либо воздействия извне начинает
выбирать стравленную часть каната, устанавливает между буксировщиком и
баржами исходное расстояние и лишь после этого автоматически останавливается.
Неавтоматическая буксирная лебедка должна гарантировать подтягивание буксируемого состава при уменьшенной скорости движения буксира, что
позволяет без существенного ущерба для эксплуатации обойтись лебедкой
сравнительно небольшой мощности. Понятно, что неавтоматические буксирные
лебедки не могут обеспечить эластичную связь буксира с буксируемыми судами. Однако они проще и дешевле автоматических лебедок.
10
0
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Современные буксирные лебедки в зависимости от рода используемой
энергии делятся на электрические и гидравлические.
На речном флоте применяются в основном неавтоматические электрические буксирные лебедки. Схема типовой электроприводной буксирно-якорношвартовной лебедки ЛБЯШ1,5-3/12 показана на рис. 58.
Рисунок 58 – Схема электрической буксирной лебедки
Электродвигатель 1 через соединительную муфту 2 связан валом с редуктором 4. Грузовой барабан 6 имеет тормозной шкив, который охвачен тормозной лентой 7. На валу барабана сидит звездочка цепной передачи 8 к валу канатоукладчика 9, по которому перемещается каретка 10, навивающая буксирный
канат на барабан 6. Редуктор 4 соединяется с валом барабана через зубчатую
муфту 5. На концах вала барабана посажены турачки 3, назначение которых
подтягивать швартовные или другие вспомогательные канаты при подаче и
уборке буксирного каната. Данная лебедка развивает тяговое усилие 15кН при
выбирании каната диаметром 29мм с частотой вращения 15 и 8 об/мин. Канатоемкость барабана 240м, расчетное усилие на заторможенном барабане 120кН,
мощность электродвигателя 7/5,6кВт.
Кроме электрических буксирных лебедок, на речном флоте также достаточно широкое применение получили гидравлические буксирные лебедки. Их
применяют на буксирных судах для буксировки плотов и баржевых составов.
101
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Рисунок 59 – Гидравлическая буксирная лебедка ГЛБ-1,5/3
Типовая гидравлическая буксирная лебедка ГЛБ 1,5/3 (рис. 59) состоит из
барабана 4 с вставленным в него гидродвигателем 3, вал которого закреплен в
стойках 5, а вращающийся корпус прикреплен к фланцу барабана. Таким образом, гидродвигатель непосредственно передает вращение барабану лебедки поочередно в обоих требующихся направлениях. Ленточный тормоз 2 имеет гидравлическое управление от цилиндра 1. Рабочая жидкость (масло) поступает в
гидродвигатель под давлением от насоса, приводимого в действие электродвигателем. Благодаря гидроприводу частоту вращения барабана лебедки можно
регулировать в требуемых пределах. Данные лебедки, как и электрические,
снабжаются канатоукладчиком 7. Цифрой 6 обозначена педаль тормоза. Тяговое усилие составляет 15 кН, а усилие на тормозе 30кН.
В качестве двигателя лебедки ГЛБ 1,5/3 используется высокомоментный
пластинчатый гидродвигатель ВЛГК-1,4.
10
2
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
На буксирах-плотоводах мощностью 330÷500кВт применяются установки с двумя гидравлическими буксирными лебедками ГЛБ 3/12.
3.8
Устройство и принцип действия автосцепов
Автоматическое сцепное устройство: автосцеп. Это специальное замковое
устройство, закрывающееся автоматически при соприкосновении судов. На
речных судах применяют одно и двухзамковые торцовые автосцепы. Распространены речные однозамковые автосцепы клешневого типа (рис. 60).
1. Автосцепной замок;
2. Сцепная балка;
3. Упорная балка толкача;
4. Контактная часть баржи;
5. Трещотка;
6. Тарельчатые пружины:
7. Амортизатор;
8. Шток подвески;
9. Плавающая гайка;
10. Клин;
11. Ось клешни;
12, 13. Регулирующиеся кулачки;
14. Цепной привод;
15. Опора винта
Рисунок 60 – Однозамковый речной автосцеп с замком Р-100
103
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Замок укрепляют в носовой части толкача в ДП. В кормовой оконечности
баржи устанавливают массивную вертикальную балку таврового профиля, за
которую цепляют клешни замка, они удерживаются в замкнутом положении
запорным клином при помощи двух пружин. Автосцеп позволяет быстро соединить толкач с баржей без затраты физического труда. Раскрывается замок,
как правило, из рулевой рубки буксира-толкача при помощи дистанционного
устройства.
На озерных автосцепах для уменьшения влияния качки дополнительно
устанавливают продольные и поперечные пружинные амортизаторы. Озерные
замки выпускают для толкачей и барж. Подвеска автосцепного замка толкача
(рис. 61) соединяет все элементы замка в одно целое, обеспечивает его поперечную подвижность, регулирование вылета головки и продольную амортизацию.
Рисунок 61 – Носовая оконечность толкача с однозамковым озерным автосцепом
1 – поперечный амортизатор; 2 – подвеска; 3 – лебедка для расцепки автосцепа;
4 – головка замка.
Амортизация осуществляется благодаря тарельчатым пружинам, набираемым на шток подвески. Число пружин у замков для толкачей больше, чем у
баржевых замков. Этим обеспечивается большой ход амортизатора замка толкача. Запирающие детали головки замка (клешни, крюк, кулачок) образуют са10
4
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
мотормозящий механизм, не раскрывающийся при нагружении клешней. Раскрывается замок только после принудительного поворота кулачка с помощью
лебедки.
Поперечный амортизатор озерного замка состоит из корпуса, внутри которого размещен набор спиральных пружин, и штока, соединенного с подвеской замка.
Применение продольных и поперечных амортизаторов позволяет озерным замкам иметь необходимые степени свободы и поперечную подвижность,
что позволяет использовать их в волновых условиях. Характеристики озерных
автосцепов приведены в табл. 9.
Универсальные двухзамковые автосцепы (УДР) широко распространены
на реках Сибири и Дальнего Востока. Два крюкообразных замка правого и левого бортов (рис. 62) перемещаются в направляющих, которые одновременно
являются упорами.
Перед автосцепкой замки находятся на защелке в крайнем верхнем положении. При сближении носовой части толкача с транцем баржи защелка с помощью поворотного устройства утапливается, замок падает в направляющей и
зацепляется за сцепную балку.
Основу сцепной балки составляет круглая стальная штанга, закрепленная
в кормовой оконечности баржи. Расцепку замка осуществляют лебедкой, с помощью которой затем поднимают замок в исходное положение. Автосцепы
УДР отличает простота конструкции и надежность соединения состава.
105
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Рисунок 62 – Универсальный речной автосцеп УДР-100
1 – замок; 2 – направляющая; 3 – ручная лебедка; 4 – противовес; 5 – амортизатор.
Бортовые и изгибающие сцепные устройства. Толкание большегрузных
двух и трехниточных составов потребовало создания бортовых сцепных
устройств (рис. 63).
Рисунок 63 – Бортовой автосцеп
1,3 – соединяемые баржи; 2, 4 – носовой и кормовой зацепы; 5 – крюк замка.
10
6
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Конструкция такого устройства позволяет при бортовой сцепке одну
баржу подводить к другой, стоящей у причала, под некоторым углом, обеспечивая первоначально сцепку носового замка. Затем производится сцепка кормового замка.
Носовой замок воспринимает как поперечные, так и продольные усилия,
а кормовой − только поперечные.
Сцеп с изгибающим устройством применяют для осуществления независимого поворота судна в составе при движении по узким участкам малых рек.
Наиболее распространены изгибающие гидравлические устройства.
Изгибающее устройство состоит из двухзамкового автосцепа типа УДР,
установленного на палубе носовой оконечности теплохода, и поворотной сцепной балки на кормовой оконечности баржи (рис. 64, а, б).
1 – сцепные замки;
2 – поворотная балка;
3 – ось;
4 – гидроцилиндр;
5 – поворотная платформа;
6 – канатные связи.
Рисунок 64 – Изгибающие устройства
Поворотное сцепление балки имеет шарнир, относительно которого поворачивается судно (рис. 65).
Поворот балки осуществляется гидроцилиндрами, для привода которых
имеется насосная станция, создающая в системе давление 9,8МПа. Управляют
изгибающим устройством из рулевой рубки.
107
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
1 – автосцеп УДР;
2 – поворотная балка;
3 – фиксатор нейтрального
положения;
4 – станция управления;
5 – насосная станция:
6 – гидроцилиндр;
7 – карданный подвес;
8, 9 – опоры гидроцилиндра
и поворотной балки;
10 – кронштейн центральной оси поворота.
Рисунок 65 – Изгибающее устройство с поворотной балкой
Применяют также изгибающее устройство с поворотной вертикальной
рамой (платформой), шарнирно закрепленной в ДП теплохода (рис. 64, в), В
этом случае на барже-приставке устанавливают только жесткую сцепную балку
для сцепки баржи с теплоходом. Сцепка осуществляется при помощи автосцепа
УДР, замки которого устанавливают в упорных колоннах поворотной рамы.
Одноупорный канатный сцеп (рис. 64, г) приспособлен для изгибания состава благодаря наличию в канатных связях гидроцилиндров.
3.9
Устройство и принцип действия водогрейных котлов
Рассмотрим устройство и принцип действия водогрейного котла на примере котлоагрегата типа КОАВ.
Все оборудование агрегата – собственно котел, вспомогательные механизмы, средства автоматики, контрольно-измерительные приборы смонтированы на одной раме.
Устройство водогрейного котла КОАВ-63-1 показано на рис. 66.
10
8
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Рисунок 66 – Котлоагрегат КОАВ-63-1
Корпус котла представляет собой сварную конструкцию, состоящую из
следующих деталей: обечайки 10, усиленной ребрами жесткости 13; плоских
переднего 18 и заднего 5 днищ, являющихся трубными досками; жаровой трубы 17; дымогарных труб 21 и 22.
К заднему днищу приварена перегородка б, которая вместе с выступающей снизу обечайкой образует цилиндрическую боковую стенку задней газовой
камеры 3. Камера закрывается поворачивающейся на шарнирах 20 крышкой 4,
внутренняя полость которой соединяется посредством перепускной трубы 1 с
водяным пространством котла.
Шарниры 20 представляют собой пробковые краны. Такое крепление
крышки позволяет сохранить герметичность водяной системы котла при открытии крышки. С помощью откидных болтов 23 крышка плотно прижимается к
боковым стенкам камеры. К, заднему днищу приварена также перегородка 7,
которая вместе с выступающей обечайкой образует боковую стенку дымника 9,
закрываемого крышкой 10. В верхней части дымника в обечайку вварен дымовой патрубок 11. Передняя газовая камера 14 образована передним днищем,
выступающей обечайкой и крышкой 15, которая крепится к обечайке на фланцах. Передняя и задняя газовые камеры необходимы для образования трехходового движения продуктов сгорания (по жаровой трубе, по трубам 22, 21).
109
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
На верхней части обечайки размещен приемный коллектор 12; к нему
присоединены трубы от циркуляционных насосов и системы подпитки.
Внизу крышки и в перепускной трубе имеются пробки 2 для слива воды.
Через пробку 8 удаляется воздух из крышки при заполнении ее водой. Жаровая
труба изнутри футерована карборундовыми кольцами 16, переднее кольцо образует фурму. К крышке 15 крепится топочное устройство.
Котлоагрегат КОАВ-63-1 имеет систему автоматического управления,
защиты и сигнализации (рис. 67), благодаря которой работа котла может происходить без вахты.
– трубопровод подпитки;
– трубопровод циркулирующей воды;
– трубопровод топливный;
– трубопроводы импульсные;
– электроцепи;
Рисунок 67 – Схема автоматического управления котла типа КОАВ
Котлоагрегаты типа КОАВ могут работать в закрытой и открытой системах теплоснабжения судна. При работе котлоагрегата в открытой системе вода
в котле и в системе находится под давлением 0,1МПа, а ее температура регулируется в пределах 95(±5)÷75(±5)°С. Для регулирования температуры воды применяется комбинированное реле (типа КРМ) 11, которое включает или отключает электродвигатель 18 при достижении предельных значений температуры.
Защиту котла осуществляет фотореле 10, предназначенное для контроля
за процессом горения в топке. В случае срыва факела прекращается подача
топлива и воздуха путем отключения электродвигателя 18. Перепускной клапан
16 поддерживает давление в топливном трубопроводе перед форсункой 12 в
пределах 0,75÷0,75 (±0,05)МПа. Быстродействующий отсечной клапан 13 пре11
0
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
кращает подачу топлива при падении давления топлива перед форсункой ниже
0,6МПа.
Предохранительный клапан 4 предназначен для выпуска воды из котла
при увеличении давления до 0,19МПа. Подпитка котла пресной водой производится автоматически через редукционный клапан 1 при падении давления в
котле ниже 0,08МПа.
Электрическое зажигание осуществляется от трансформатора 8, соединенного с электродами 9 высоковольтным проводом. На случай неисправности
автоматики предусмотрен переход на ручное управление.
На щите автоматического управления 6 располагаются все пусковые
устройства и выключатели для автоматического и ручного управления котлом,
сигнальные лампы, кнопка для разжигания котла при ручном управлении и
звонок 7. Перед форсункой находятся манометры давления воды в котле и топлива, а также термометр 3 для измерения температуры воды в котле.
При работе котлоагрегата в открытой системе вода в котле и в системе
теплоснабжения находится под давлением водяного столба расширительного
бака, который сообщается с котлом через трубопровод 5. Регулируемый диапазон температуры воды в котле при этом составляет 80÷60°С.
Вентилятор 19 и топливный насос 17 (типа ТЗН-1,5) приводятся в действие от одного электродвигателя 18. До и после топливного насоса установлен
фильтр-отстойник 15. Два циркуляционных насоса 20 (типа ЭНЦ 1,7/1,5) забирают охлажденную воду от потребителей горячей воды 21 и подают в приемный коллектор 2, осуществляя, таким образом, циркуляцию в замкнутой системе теплоснабжения. Подпитка котла производится в расширительный бак, поэтому редукционный и предохранительный клапаны, а также реле давления не
устанавливаются.
111
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
3.10 Устройство и принцип действия утилизационных котлов
Наиболее распространены газотрубные утилизационные водогрейные
котлы. К ним относятся котлы типов КАУ и КУВ, основные характеристики
которых приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Основные характеристики утилизационных водогрейных котлов
Характеристика
КАУ-1,7
КАУ-4,5
КАУ-6
КУВ-75
КУВ-100-1
Тепловая мощность котла, кВт
29
52
84
87
116
Рабочее давление воды, МПа
0,13
0,13
0,13
0,37
0,37
Температура газов до котла, °С
400
400
400
260
470
Мощность двигателя, кВт
225
450
660
–
–
Поверхность нагрева, м2
1,7
4,5
6,0
8,0
10,0
Масса котла с водой, кг
354
562
880
1630
1575
Масса котла без воды, кг
304
482
770
1220
1285
На рис. 68 изображен котел КУВ-100, который состоит из корпуса, газоперепускной камеры 9, нижней 14 и верхней 1 газовых камер, изоляции (она не
показана), арматуры. Корпус выполнен из цилиндрической обечайки 5, нижней
6 и верхней 3 трубных досок и приваренных к ним труб 4 (101шт.) диаметром
38×3мм. Материал трубок – сталь 10. Остальные элементы котла изготовлены
из Ст. 3.
Для наблюдения за состоянием труб, удаления шлама на обечайке имеются четыре круглых отверстия 16 диаметром 100мм.
В камере 9 смонтирована заслонка консольного типа 10 которая автоматически ставится либо в нижнее положение (котел отключен), либо в верхнее
(котел включен).
11
2
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Рисунок 68 – Утилизационный котел КУВ-100
Для осмотра, монтажа и демонтажа заслонки предусмотрен люк с крышкой 7. Газоперепускные устройства вместе с трубой 8 располагаются вне котла,
так как при внутреннем расположении труба явилась бы поверхностью нагрева
и повышалась бы температура воды во время пропуска по ней газов.
В приемной камере для ее чистки имеется крышка 11. Патрубок 13 служит для отвода воды в случае течи труб. Через отверстие 12 спускают гудрон.
На котле установлены клапаны и кран спуска гудрона. На верхней камере
предусмотрены два обушка 2 для транспортировки котла и раскрепления его на
судне.
Вода входит в котел снизу через клапан 15, подогревается от 65 до 95°С и
выходит из котла через клапан, расположенный сверху на противоположной
входу стороне.
Автоматическое поддержание заданной температуры горячей воды на
выходе из котла происходит путем перестановки заслонки 10 в нижнее или
верхнее положение, осуществляемое сервомотором. Сервомотором управляет
измерительное устройство, чувствительным элементом которого является тем113
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
пературный датчик, реагирующий на изменение температуры воды в верхней
части котла.
В модернизированном варианте котла КУВ-100-1 заслонка имеет рычаги,
благодаря которым устраняется вибрация и шум, возникающие при ее работе, и
обеспечивается более плотное прилегание заслонки.
На рис. 69 показан водогрейный котел типа КАУ-4,5. Такие котлы устанавливаются в основном на судах речного флота.
Рисунок 69 – Утилизационный водогрейный котел КАУ-4,5
Выпускные газы двигателя (как и в рассмотренных выше котлах типа
КУВ) омывают изнутри трубы 5, которые вварены в трубные доски 2 и 6. Различие состоит в том, что газоперепускное устройство и обводной канал располагаются внутри котла. Чтобы уменьшить теплоотдачу от перепускной трубы 3,
ее заключают в трубу 4 с газовым зазором между ними. Благодаря этому практически не происходит нагрева воды при движении газов по перепускной трубе.
11
4
ERROR! USE THE HOME TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
Труба 3 в верхней части не имеет жесткой заделки и может свободно перемещаться вдоль оси вследствие температурного расширения.
Перестановка консольной заслонки 1 при достижении температуры воды
75÷90°С осуществляется автоматически с помощью сервомотора, приводимого
в действие сжатым воздухом. Котел может работать при вертикальном, горизонтальном и наклонном положениях.
115
ERROR! USE THE HOME
TAB TO APPLY ЗАГОЛОВОК 1 TO THE TEXT THAT YOU WANT TO APPEAR HERE.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аристов Ю.К. Судовые вспомогательные механизмы и системы [Текст]: –
М. Транспорт, 1985. – 288с.
2. Леонтьевский Е.С. Справочник механика и моториста теплохода. [Текст]/
Е.С. Леонтьевский – М.: Транспорт, 1971. – 310с.
3. Правила Российского Речного Регистра. [Текст]:Том IV. 2002 – 1c.
4. Сизых В.А. Судовая автоматика и аппаратура контроля [Текст]: – М.
Транспорт, 1986. – 280с.
5. Смирнов Н.Г. Теория и устройство судна [Текст]: – М. Транспорт, 1992. –
248с.
6. Чиняев А.И Судовые вспомогательные механизмы [Текст]: – М. Транспорт, 1989. – 294с.
11
6