Разработка проекта модернизации энергетической установки судна проекта № 791 с целью повышения его энергетической эффективности

вспомогательного двигателя, вспомогательного автономного котла, м/с;

Р_т– допустимое давление в трубопроводе, кПа.

Диаметры трубопроводов

- главного дизеля

 м

- вспомогательного дизеля

 м

- котла

 м

Разраб.

   Лист.

 Пров.

14

Изм.

 Лист.

№ Документа

Подпись

Дата

Разраб.

   Лист.

 Пров.

2115

Изм.

 Лист.

№ Документа

Подпись

Дата

Разраб.

   Лист.

 Пров.

2216

Изм.

 Лист.

№ Документа

Подпись

Дата

Разраб.

   Лист.

 Пров.

2317

Изм.

 Лист.

№ Документа

Подпись

Дата

Разраб.

   Лист.

 Пров.

2418

Изм.

 Лист.

№ Документа

Подпись

Дата

поряд.

Номер

Наименование

кол

во

Примечание

1

Главные двигатели

2

2

Автономный вспомогательный котел

1

3

Фильтр

1

4

Форсуночный насос

1

5

Расходная цистерна автономного котла

1

6

Расходная цистерна ГД

1

7

Расходная цистерна ДГ

1

8

Топливоперекачивающий насос ручной

1

9

Топливоперекачивающий насос с электроприводом

1

10

Фильтр

1

11

Палубная втулка

1

12

Палубная наливная втулка

1

13

Фильтр грубой очистки

1

14

Цистерны основного запаса

2

15

Сепаратор

1

16

Вспомогательные двигатели

2

17

Сточная цистерна

1

18

Фильтр грубой очистки

4

Перечень элементов

принципиальной схемы

топливной системы

Лит.

Масса

Масштаб

Изм.

Лист

N Докум.

Подп

Дата

Разраб

Цыбленко Я.А

Провер

Шишкин В.А.

Судомеханический факультет

СЭ 31

Лист

Листов

СПбГУВК

поряд.

номер

Наименование

кол

во

Примечание

1

Трубопровод

2

2

Трубопровод

2

3

Расширительная цистерна

1

4

Слив воды

2

5

Трубопровод пополнения убыли воды  во внутреннем контуре

2

6

Трубопровод отвода паров воды и возд.

2

7

Трубопровод слива за борт

2

8

Терморегулятор

4

9

Водяной холодильник

2

10

Холодильник масла

2

11

Компрессор

4

12

Холодильник наддувочного воздуха

2

13

Трубопровод циркуляции наддувочного

воздуха

2

14

Водоподогреватель

2

15

Трубопровод отвода охлаждающей воды

в ящик забортной воды

2

16

Ящик забортной воды

2

17

Трубопровод подвода воды к ДГ

2

18

Трубопровод системы водоснаб. судна

2

19

Парный фильтр

4

20

Ящик забортной воды

2

21

Резервный трубопровод

2

22

Резервный насос с независ. приводом

2

23

Трубопровод

2

24

Трубопровод циркуляц. масла двигателя

2

25

Резервный трубопровод

2

26

Резервный насос

2

27

Насос внутреннего контура

2

28

Распределительная труба

2

29

Зарубашечное пространство двигателя

2

30

Турбокомпрессор

2

31

РРП

2

32

Трубопровод охлаждения подшипников  валопровода, смазка дейдвудной трубы

2

Изм.

Лист

N Докум.

Подп

Дата

Перечень элементов принципиальной схемы масляной системы[Ц1] 

Лит.

Масса

Масштаб

Разраб

ЦыбленкоЯ.А.

Провер

Шишкин В.А.

Лист

Листов

Судомеханический факультет

СЭ 31

СПбГУВК

поряд.

номер

Наименование

кол

во

Примечание

1

Трубопровод

2

2

Трубопровод

2

3

Расширительная цистерна

1

4

Слив воды

2

5

Трубопровод пополнения убыли воды во внутреннем контуре

2

6

Трубопровод отвода паров воды и возд.

2

7

Трубопровод слива за борт

2

8

Терморегулятор

4

9

Водяной холодильник

2

10

Холодильник масла

2

11

Компрессор

4

12

Холодильник наддувочного воздуха

2

13

Трубопровод циркуляции наддувочного

воздуха

2

14

Водоподогреватель

2

15

Трубопровод отвода охлаждающей воды

в ящик забортной воды

2

16

Ящик забортной воды

2

17

Трубопровод подвода воды к ДГ

2

18

Трубопровод системы водоснаб. судна

2

19

Парный фильтр

4

20

Ящик забортной воды

2

21

Резервный трубопровод

2

22

Резервный насос с независ. приводом

2

23

Трубопровод

2

24

Трубопровод циркуляц. масла двигателя

2

25

Резервный трубопровод

2

26

Резервный насос

2

27

Насос внутреннего контура

2

28

Распределительная труба

2

29

Зарубашечное пространство двигателя

2

30

Турбокомпрессор

2

31

РРП

2

32

Трубопровод охлаждения подшипников

валопровода, смазка дейдвудной трубы

2

Изм.

Лист

N Докум.

Подп

Дата

Перечень элементов принципиальной схемы системы водяного охлаждения

Лит.

Масса

Масштаб

Разраб

ЦыбленкоЯ.А.

Провер

Шишкин В.А.

Лист

Листов

Судомеханический факультет

СЭ 31

СПбГУВК

поряд.

Номер

Наименование

кол

во

Примечание

1

Главный двигатель

2

2

Предохранительный клапан

7

3

Пусковой баллон ГД

4

4

Клапан продувки конденсата

7

5

Трубопровод хозяйственных нужд

1

6

Трубопровод к автономному котлу

1

7

Трубопровод к установке для очистки

подсланевых вод

1

8

Трубопровод продувки кингстонов и  к другим потребителям

1

9

Пневмоцистерна

1

10

Редукционный клапан

1

11

Баллон для тифона и хоз. нужд

1

12

Редукционный клапан

1

13

Тифон

2

14

Охладитель

1

15

Водо-маслоотделитель

1

16

Невозврвтный клапан

1

17

Монореле

1

18

Компрессор с электроприводом

2

Перечень элементов

принципиальной схемы

системы сжатого воздуха

Лит.

Масса

Масштаб

Изм.

Лист

N Докум.

Подп

Дата

Разраб

Цыбленко Я.А

Провер

Шишкин В.А.

Судомеханический факультет

СЭ 31

Лист

Листов

СПбГУВК

7. Проектирование судового валопровода.

      Валопровод – устройство, соединяющее непосредственно или через передачу главный двигатель с движителем. Он обеспечивает передачу вращающего момента от двигателя к движителю (гребному винту или водомету) и упора от движителя через упорный подшипник корпусу судна. Упор, преодолевая сопротивление воды, сообщает судну поступательное движение.

Проектирование судового валопровода включает:

  - разработку принципиальной схемы валопровода;

  - выбор материала валов и определение их диаметров;

  - расчет промежуточного и гребного валов на прочность;

  - оценку запаса по критической частоте вращения и продольной устойчивости гребного вала.

Выбор материала валов и определение их диаметров

Диаметры валов для CЭУ с 4^х- тактными главными двигателями должны быть не менее

- промежуточного и упорного для судов класса “М”

 мм

Принимаем вал диаметром 140 мм

- упорного в районе упорного гребня

d_уп=1,05d_пр=1,05∙140=147 мм

Принимаем вал диаметром 150 мм

- гребного

d_г=1,1∙d_пр+k_г∙D_в = 1,1·140+10·1,6=170  мм

Принимаем вал диаметром 170 мм

          В общем случае валопровод состоит из гребного вала, дейдвудной трубы, промежуточных и упорного валов, опорных и упорных подшипников, соединительных муфт и тормозов. Иногда валопровод оборудуют устройствами для отбора мощности, измерения вращающего момента, привода реле автоматики дистанционного управления двигателем и т.п.

          Как отмечалось, на судах речного флота и смешанного “река – море” плавания встречаются одно-, двух-, и трехвальные установки.

          Валопроводы монтируют располагая осевую линию параллельно ДП и основной линии судна или с расхождением под углом ß = 3⁰ относительно ДП и с уклоном к основной линии на угол α = 5⁰. В одновальных установках валопровод всегда располагают в ДП судна.

          Если валопровод имеет уклон, то и главный двигатель устанавливают с уклоном, допускаемая величина которого указывается в технических условиях на его поставку.

          Длина валопровода зависит от места расположения гребного винта за кормой судна, машинного помещения, конструкции двигателя и передачи. На пассажирских и буксирных судах машинное отделение размещают ближе к средней части корпуса, на других судах – ближе к корме. Наиболее короткие валопроводы имеют энергетические установки с электрическими передачами и объемным гидроприводом.

Рисунок 1

Принципиальная схема валопровода

Разраб.

   Лист.

 Пров.

159

Изм.

 Лист.

№ Документа

Подпись

Дата

Расчет валов на прочность

Приведенное напряжение, МПа:

- промежуточного вала

 б_{п пр в}=(б_о²_пр+3·τ_к²_пр)^0,5 < б_т/К_а; (48,27²+ 3·33,93²)^0,5 £ 280/2,8;    76,05 £ 100;

-  упорного вала

б_{п уп в}=(б_о²_уп+3·τ_к²_уп)^0,5 < б_т/К_а ; (61,44²+ 3·27,58²)^0,5 £ 280/2,8;    77,82 £ 100;

-  гребного вала

б_{п гр в}=(б_о²_гр+3·τ_к²_гр)^0,5 < б_т/К_а ; (54,48²+ 3·18,95²)^0,5 £ 280/3,15;     63,60 £ 89;

где:

            К_а – запас прочности для разных валов.

Наибольшее нормальное напряжение сжатия, МПа:

-  промежуточного вала

б_{о пр}=б_{сж пр}+б_{и пр}+30 = 3,57 + 14,70 + 30 = 48,27 МПа;        

-  упорного вала

б_{о уп}=б_{сж уп}+б_{и уп}+30 = 3,11 + 28,33 + 30 = 61,44 МПа;        

-  гребного вала

б_{о гр}=б_{сж гр}+б_{и гр}+30 = 2,42 + 22,06 + 30 = 54,48 МПа;

Напряжение сжатия от упора движителя, МПа:

-  промежуточного вала

б_{сж пр}=0,004·N/(π·d_в²_пр) = 0,004·55/3,14∙0,14² = 3,57 МПа;

-  упорного вала

б_{сж уп}=0,004·N/(π·d_в²_уп) = 0,004·55/3,14∙0,15² = 3,11 МПа;

-  гребного вала

б_сж б_{сж гр}=0,004·N/(π·d_в²_гр) = 0,004·55/3,14∙0,17² = 2,42 МПа;

Наибольшее напряжение при изгибе, МПа:

-  промежуточного вала

б_{и пр}=0,032·М_из/(π·d_в² _пр)= 0,032·28,271/3,14∙0,14² = 14,70 МПа;

-  упорного вала

б_{и уп}=0,032·М_из/(π·d_в² _уп)= 0,032·62,557/3,14∙0,15² = 28,33 МПа;

-  гребного вала

б_{и гр}=0,032·М_из/(π·d_в² _гр)= 0,032·62,557/3,14∙0,17² = 22,06 МПа;

Напряжение кручения, МПа:

-  промежуточного вала

τ_{к пр}=0,0008·Р_в/(n_в·d_в³ _пр)= (0,0008· 605,15)/(5,2·0,14³)= 33,93 МПа;

-  упорного вала

τ_{к уп}=0,0008·Р_в/(n_в·d_в³ _уп)= (0,0008· 605,15)/(5,2·0,15³)= 27,58 МПа;

-  гребного вала

τ_{к гр}=0,0008·Р_в/(n_в·d_в³ _гр)= (0,0008· 605,15)/(5,2·0,17³)= 18,95 МПа;

где:

          n_в – номинальная частота вращения вала, с^-1;

      Рв – номинальная мощность, передаваемая валом;

Упор движителя, кН:

N=0,85·Р_ен·η_п·η_в·η_пр/V = 0,85∙650∙0,95∙0,98∙0,6/5,61 = 55 кН;

Расстояние между опорными подшипниками:

l_o=1,25(d_в)^1/2= 1,25∙(14)^1/2 = 4,67 м;

Разраб.

   Лист.

 Пров.

2016

Изм.

 Лист.

№ Документа

Подпись

Дата

Допустимый крутящий момент М_кр :

М_кр=(71620∙Р_е∙0,133)/n=(71620∙650000∙0,133)/312=19844,7 Н·м

Максимальный изгибающий момент на промежуточном валу:

Н·м=

=28,271 кН·м

    q=π·d_пр²·77/4=3,14∙(0,14)²∙77/4= 1,18 – интенсивность нагрузки вала