Методичка Двойченко Ю=4

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Нижегородский Государственный Технический Университет

Кафедра «Кораблестроение и океанотехника»








ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОБЩЕСУДОВЫХ СИСТЕМ


Часть I. Трюмные системы


Методические указания к курсовой работе по дисциплине
«Основы конструирования устройств и систем»

для студентов дневной формы обучения
направления Т-26 « Кораблестроение и океанотехника»
специальности 140100 «Кораблестроение»





















Нижний Новгород 2006

Составитель Ю.А. Двойченко





Проектирование общесудовых систем. Часть I. Трюмные системы: методические указания к курсовой работе по дисциплине «основы конструирования устройств и систем» для студентов дневной формы обучения направления Т-26 «Кораблестроение и океанотехника» специальности 140100 «Кораблестроение» / НГТУ; сост. Ю.А. Двойченко Н.Новгород, 2006, 31 с.


Методические указания знакомят с порядком, объемом и последовательностью проектирования основных трюмных систем - осушительной, балластной и системой осушения нефтесодержащих вод.


Научный редактор Е.М. Грамузов
Редактор Э.Б. Абросимова
















Подп. в печ. . .2006 г. Формат 60х841/16. Бумага газетная. Печать офсетная. Усл. печ.л. 2. Уч.-изд. л 1,5. Тираж 250 экз. Заказ .
_________________________________________________________________________
Нижегородский государственный Технический университет. Типография НГТУ. 603600, Н. Новгород, ул. Минина, 24.
(Нижегородский
государственный
технический
университет, 2006
СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСУШИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ 5
1.1 Учет совокупности требований, предъявляемых к осушительной системе . 5
1.2 Составление схемы осушительной системы 6
1.3 Предварительный расчет осушительной системы 7
1.3.1 Выбор расчетной магистрали 7
1.3.2 Определение диаметров трубопроводов приемной магистрали и
проверка обеспечения допустимой высоты всасывания 7
1.4 Гидравлический расчет системы и согласование характеристик
выбранного насоса с характеристиками системы 9
1.5 Проектирование системы осушения нефтесодержащих вод 12
1.5.1 Составление схемы системы 12
1.5.2 Выбор сепаратора и насоса, назначение диаметров магистралей, определение объема цистерны НСВ 12
1.6 Спецификация осушительной системы 13
2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЛЛАСТНОЙ СИСТЕМЫ 13
2.1 Составление совокупности требований к балластной системе и анализ
исходных данных для проектирования 13
2.2 Составление схем 14
2.2.1 Составление схемы балластной системы 14
2.2.2 Система воздушных и измерительных труб 14
2.3 Предварительный расчет балластной системы на осушение 15
2.3.1 Выбор расчетной магистрали при работе на осушение балласта 15
2.3.2 Проверка допустимой высоты всасывания 15
2.4 Гидравлические расчеты балластной системы 15
2.4.1 Расчет системы на осушение, согласование характеристик насоса и
системы 15
2.4.2. Расчет системы на заполнение, согласование характеристик насоса и
системы 16
2.5 Определение времени осушения и заполнения балластных цистерн 16
2.6 Спецификация балластной системы 17
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 17
Требования к оформлению схем систем 17
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 18
ПРИЛОЖЕНИЕ I - РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ И ЗАВИСИМОСТИ,
КОЭФФИЦИЕНТЫ ТРЕНИЯ, КОЭФФИЦИЕНТЫ
ММЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ 19
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 - СОРТАМЕНТ ТРУБ И НАСОСОВ,
ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСОСОВ 27

ВВЕДЕНИЕ
Особенностью проектирования судовых систем является то, что архитектура системы, выбор ее элементов в значительной степени определяется документами, регламентирующими постройку и эксплуатацию судна (Регистр СССР, Речной Регистр РФ, руководящие документы (РД) , документы международных конвенций по предотвращению загрязнения судов и др.). Изучение и знакомство с требованиями этих документов - одна из важнейших сторон подготовки специалистов с высшим кораблестроительным образованием.
В качестве объекта рассмотрения выбрана группа систем, имеющих наиболее важное общекорабельное значение - трюмные системы. Эти системы определяют живучесть и обеспечивают мореходные качества судна, при их разработке необходимо решать вопросы охраны окружающей среды. Проектирование этих систем включает в себя большую часть общеинженерных задач, встречающихся при проектировании не только других судовых систем, но и при конструировании перекачивающих трубопроводов в любых иных отраслях техники.
Курсовая работа по разделу «Конструирование общесудовых систем» является заключительной частью дисциплины «Основы конструирования устройств и систем» и служит приобретению навыков проектирования систем, также составления конструкторских документов, требуемых для представления в надзорные организации -Регистр, Санитарную инспекцию.
Исходным материалом для выполнения курсового проекта кроме задания являются эскизы общего расположения судна, разработанные в курсовом проекте по дисциплине «Основы кораблестроения»:
план трюма с указанием №№ практических шпангоутов, всех поперечных и продольных непроницаемых переборок, предполагаемым расположением главных двигателей и дизель - генераторов в МО. На плане представить расположение балластных и топливных цистерн План трюма желательно выполнить в масштабе 1:100 , план МО в масштабе 1:50.
продольный разрез ( до верхней палубы, без надстройки) c аналогичными требованиями.
Представленное выше Cодержание методических указаний в названиях подпунктов соответствуют разделам и подпунктам пояснительной записки курсовой работы, выполняемой студентом.
В соответствии с этим принципом отметим вопросы, которые должны быть раскрыты студентом в Ведении к курсовой работе:
- краткая характеристика судна, для которого будут проектироваться трюмные системы, основные ТТД судна, мощность СЭУ; количество трюмов, наличие двойных бортов и дна, какое судно является прототипом;
- краткая характеристика трюмных систем судна прототипа (наличие систем, насосы, их напор, производительность и пр.), анализ задания на проектирование систем – назначение проектируемых систем и особенности их компоновки.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСУШИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

При проектировании всех судовых систем существует следующая иерархия приоритетов:
удовлетворение требованиям нормативных документов (Регистр, РД, и пр.)
обеспечение работоспособности системы;
минимизация массы системы и потребляемой ею энергии.
Первые два требования должны быть безусловно выполнены в проекте последнее является предметом обсуждения при защите проекта.

Учет совокупности требований предъявляемых к осушительной системе
В соответствии с типом судна, его размерениями и т.д. в нормативных документах выбираются правила и требования, которым следует удовлетворить при проектировании системы данного судна. В качестве нормативных документов используются Морской Регистр РФ, Речной Регистр РФ, РД 5.5270-85 и другие, указанные руководителем курсового проекта.
В Морском и Речном Регистре следует внимательно ознакомиться с разделами Кингстонные и ледовые ящики, Донная и бортовая арматура. Отверстия в наружной обшивки, Прокладка трубопроводов и разделом Осушительная система.
По согласованию с руководителем курсового проекта следует включать в пояснительную записку не все пункты этих разделов, а только ту их часть, которая затем пригодится в расчетах и схемах пояснительной записки. Каждое из принятых требований должно быть приведено в пояснительной записке в форме исполненного действия с указанием конкретных технических решений. Например: ... в соответствии с п.4.3.2.7.[1] отливное отверстие осушительной системы снабжено невозвратно-запорным клапаном с дистанционным приводом валикового типа с верхней палубы. Не допускается рекомендательное изложение требований -... в соответствии с п.4.3.2.7.[1] отливное отверстие осушительной системы должно быть снабжено невозвратным клапаном с дистанционным приводом из доступного места.
В п.1.1. следует определить принципиальные способы осушения различных отсеков судна (пиков, МО, коффердамов, и пр.), выбрать число и тип основных осушительных насосов, насосов для автономного осушения в соответствии с требованиями Правил, тип соединений трубопроводов, способы защиты от коррозии, способ проводки через непроницаемые палубы, топливные цистерны и т.п.
В п.1.1 не следует приводить принятые требования пунктов нормативных документов, которые относятся к расположению приемных отростков, отливных отверстий, расположению трубопроводов, так как эти требования должны быть представлены в п.1.2, а сведения по определению диаметров и производительности насосов –в п.1.3.

1.2 Составление схемы осушительной системы

Составление схемы системы начинается с описания принципа компоновки системы (централизованная, децентрализованная, и пр.), обоснование выбора данной компоновки, если она не задана.
После этого производится описание расстановки приемников осушения в отсеках судна. Эта работа проводится с использованием эскиза плана трюма. Должны указываться места установки с комментированием соответствующих Правил Регистра. Например:... в соответствии с пп. 7.6.1, 7.6.2 в грузовых трюмах устанавливаются по одному приемному отростку с каждого борта у кормовых переборок на шпангоутах 38, 56, 77. Каждый отросток помещен в осушительном колодце размером 0.5х0.6х0.7м (емкость более 0.2м3)(п.7.4.7).
Требуется указать способы осушения форпика и ахтерпика.
Далее выбирается место расположения отливного отверстия (с указанием соответствующего п. Правил) с указанием номера шпангоута, место установки осушительного насоса.
Затем на эскизе плана трюма выбираются и наносятся линии трубопроводов. Их расположение должно соответствовать разделам Прокладка трубопроводов и Расположение трубопроводов Правил Регистра. Применяемые пункты Правил требуется приводить в пояснительной записке в форме технического решения.
При проведении линий трубопроводов можно использовать типовые принципиальные схемы, данные на практических занятиях. Далее необходимо произвести расстановку запорной арматуры в соответствии с принципом компоновки системы и соответствующими функциональными группами.
После чернового составления схемы (на плане трюма) производится ее корректировка с целью устранения лишних колен, параллельных участков, уменьшения количества тройников (путем установки четверников).
По схеме на плане трюма составляется боковой вид системы с изображением основных элементов системы - отливных отверстий, приемных отростков, насосов и пр. для показа их положения по высоте (относительно ОП), невидимого на плане трюма, в двойном дне, а также изгибов трубопроводов.
Далее на схеме (в плане трюма) определяется положение второго осушительного насоса (в соответствии с заданием), изображается его функциональная группа и проводятся соответствующие перемычки к первому осушительному насосу. После этого составляется схема осушения форпика и ахтерпика.

1.3 Предварительный расчет осушительной системы

Непосредственное и прямое удовлетворение всем требованиям Правил не всегда обеспечивает работоспособность системы. Поэтому задачей предварительного расчета является проверка возможности работы осушительного насоса с теми приемными магистралями и отростками, минимально - допустимые размеры которых регламентируются Правилами Регистра. Для такой оценки делается гидравлический расчет приемной (всасывающей) магистрали с одним из отростков. Схема такого трубопровода называется “расчетная магистраль”

1.3.1 Выбор расчетной магистрали

Расчетная магистраль - это трубопровод, путь воды по которому является самым энергоемким в данной разветвленной системе. Чаще всего этот путь легко определить по составленной схеме на плане трюма. В затруднительных случаях следует сделать анализ вариантов, сравнивая длины трубопроводов одинакового диаметра, вида и значения местных сопротивлений на альтернативных направлениях магистрали.
Выбранная на плане трюма «расчетная магистраль» изображается в аксонометрии на формате А4. Изображение рекомендуется выполнить в изометрии или косоугольной диметрии схематично, без масштаба, с применением соответствующих правил ЕСКД выполнения аксонометрии. Для уменьшения размеров рисунка длинные трубопроводы изображают с разрывами.
Расчетная магистраль разбивается на участки, в пределах которых скорость воды в трубах имеет одно и тоже значение (трубопроводы равного диаметра). Вблизи участков на рисунке записываются значения длин трубопроводов, значения и количество местных сопротивлений (с использованием Прил.1). Внутренние диаметры трубопроводов представляются после их окончательного выбора. Вид проектной расчетной магистрали дан на рис. 1.1.

1.3.2 Определение диаметров трубопроводов приемной магистрали и проверка обеспечения допустимой высоты всасывания.

Диаметры трубопроводов приемной магистрали dМАГ и ее отростков dОТР определяются по формулам(П-1), данным в соответствующих Правилах (Прил. 1). Требуемая Правилами производительность QП насоса определяется из условия,, что скорость воды, в магистрали, диаметр которой найден по формуле, составляет не менее 2 м/с.
После определения диаметров по формулам следует подобрать из сортамента труб (см. Прил. 2, табл. П2.1) трубы с ближайшим большим стандартным внутренним диаметром и нужной толщиной стенки, учитывая требуемую Правилами минимально допустимую толщину стенки ( см. Прил. 2, табл. П2.2). Округление толщины стенки следует производить в большую сторону до ближайшего стандартного значения, даваемого таблицей П2.1. Кроме этого, необходимо в тексте записки указать значения условных проходов ( DУ ) выбранных труб, их наружный (DН) и внутренний (DВ) диаметр, указать ГОСТы на трубы и марку материала.
По табл.П2.3 Прил. 2 выбирается ближайший к QП по паспортной производительности QПАСП насос. Можно выбрать насос с меньшей паспортной производительностью, если QП. находится в пределах рабочей части характеристики насоса (но не на границе).

13 EMBED Word.Picture.6 1415
Рис. 1.1 Пример оформления схемы расчетной магистрали в курсовой работе

Диаметр магистрали на участке непосредственно присоединяемом к входному патрубку насоса (от клинкетной задвижки до насоса) должен быть не менее диаметра патрубка (см. Прил. 2).Ввиду малости длины в расчете это не учитывается.
Следует произвести проверку скорости воды в трубах на предельные значения, данные в Прил.1 при производительности QПАСП или QП (выбрать большее). Если условие не удовлетворяется производится проверка при QП< QПАСП, если условие также не выполняется, следует увеличить диаметр трубы.
Следует проверить обеспечение допустимой высота всасывания данного насоса при выбранных диаметрах труб и производительности QПАСП или QП. С этой целью производится предварительный гидравлический расчет только всасывающего трубопровода, определенного схемой расчетной магистрали. Данные по гидравлическим коэффициентам и сопротивлениям берутся из Прил. 1. Расчет производится по формулам, данным в Прил. 1. Выполнение и результат расчета заносятся в первые две строки таблицы 1.1. На основании расчета в записке делается вывод о работоспособности системы с диаметрами, заданными Правилами и, если работоспособность не обеспечивается, принять соответствующее техническое решение:
Если в результате расчета получено, что рассчитанная высота всасывания близка (95% и более) или превышает допустимую для данного насоса, то следует выполнить следующее:
1. Принять в качестве рабочей производительности насоса QП 2. Увеличивать шаг за шагом диаметры труб: вначале dОТР, вплоть до dОТР=dМАГ, а затем, если условие не удовлетворяется, увеличить диаметры dОТР и/или dМАГ.
Кроме этого, выбирается диаметр нагнетательного трубопровода (участок 3-4) из условия, что скорость воды в трубопроводе не должна превышать определенного значения (см. Прил. 1)..
Замечание: Промежуточные результаты подбора диаметров трубопроводов в таблицах и расчетах пояснительной записки не отмечаются.

Гидравлический расчет системы и согласование характеристик
выбранного насоса с характеристиками системы

Производится гидравлический расчет системы с выбранными диаметрами трубопроводов в таблице 1.1. Для построения характеристик систем выбираются дополнительно два значения расхода Q1>QРАБ, Q3 По итогам расчета строится полная характеристика системы HС и характеристика всасывающего участка НВС на графике, содержащем диаграммы характеристик насоса (рис.1.2). Этот график вычерчивается на формате А4 по данным Прил. 2. Кривая HВАК и НВАКДОП строятся в том же масштабе, что и Н насоса. Для мощности N и КПД-( применяются отдельные шкалы, такие, чтобы кривые ( и N не затеняли основные рисунки.
После построения НС (см. рис. 1.2) определяется требуемая величина потери напора (hДОП, которая необходима для пересечения характеристики системы в точке, обеспечивающей работу насоса и системы при рабочем расходе QРАБ.
По найденной (hДОП определяется требуемая величина дополнительного гидравлического сопротивления (ДОП. После этого поясняется способ создания такого сопротивления и даются значения N и ( при согласованной работе системы и насоса. Результаты проверочного гидравлического расчета занести в табл. 1.1.
Номинальные значения НВС , НС и QРАБ при согласованной работе заносятся в последнюю строку табл. 1.1.


Рисунок. 1.2 Согласование характеристик насоса и осушительной системы

Рис. 1.2 Пример оформления диаграммы согласования характеристик

Таблица 1.1 Гидравлические расчеты осушительной системы
Предварительный расчет всасывающего трубопровода
N участка
Пода- ча
Q,
м3/ч
Диа- метр
d,м
Пло-щадь сече- ния
F,м2
Ско-рость
V,м/c
Длина трубо-прово-да l,
м
Число Re
Коэф-фици-ент тре- ния

Потери напора на
трение 13 EMBED Equation.2 1415, м вод. ст.
Сумма
коэффици-ентов
местных потерь
((
Местные потери напора 13 EMBED Equation.2 1415, м вод. ст.
Сумма
потерь
(h=
hМ+hТ ,
м вод.ст.
Геометричес-кая высота подъема воды
Zвс=zнас-zпр
Zc=zотл - zпр,
м
Треб. высота всасы-
вания Hвс
=((h1-3+
+Zвс,
м вод. ст.
Полный
напор
Hс=
=((h1-4+
+Zс
м вод. ст.

1-2
25.0
0,051
0,0021
3,53
16,5
1,2*105
0,026
5,31
4,8
3,04
8,35
-

-

2-3
25.0
0,068
0,0036
2
11,5
9*104
0,024
0,89
4,8
0,98
1,87
0.8
11,27
-

Промежуточный расчет осушительной магистрали


1-3

0,068
0,0036
1,15
16,5
5
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
0.8
5,18
-

3-4

0,051
0,0021
4,08
8,2
1,4*105
0,026
3,55
8,85
7,5
11,05
2.1

18,33

Окончательный расчет и согласование



3-4
15
0,051
0,0021
2,04
8,2
6,7*104
0,027
0,92
92
19,5
20,4
-

24,2

3-4
25
0,051
0,0021
3,54
8,2
1,2*105
0,026
2,67
92
58,8
61,5
-

64.5

3-4
30
0,051
0,0021
4,08
8,2
1,4*105
0,026
3,55
92
78,1
81,6
-

88,5

1-4
25.2
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
2.1
4,84
64.5



1.5 Проектирование системы осушения нефтесодержащих вод.

Система осушения нефтесодержащих вод (СОНСВ) применяется при раздельном осушении МО и других помещений имеющих источники загрязнения нефтепродуктами (помещения дизель - генераторов, насосные, агрегатные и пр.).Такое осушение рекомендуется РД-5.5270-85 для судов внутреннего и смешанного плавания с целью предотвращения загрязнения акваторий нефтью с судов.

1.5.1 Составление схемы системы

Система компонуется по принципу указанному в задании, приемники системы располагаются в колодцах основной осушительной системы, а также в поддонах главных двигателей и дизель - генераторов. Для судов длиной более 91.5 м рекомендуются раздельные трубопроводы от приемников основной осушительной и рассматриваемой системы. Для судов длиной менее 91.5 м осушительные системы в МО не дублируются - устанавливаются приемники только СОНВ, а основная система связывается в МО с СОНСВ перемычкой с клапаном под пломбой. Приемники осушения целесообразно отделить клапанными коробками в носовую и кормовую группы, которые соединяются магистралью, ведущей к насосу осушения нефтесодержащих вод (льяльный насос). Этот насос должен иметь возможности выкачки НСВ на берег, закачки их в цистерну НСВ и из цистерны на берег, а также прокачки воды через сепаратор для грубой очистки. В пояснительной записке следует указать места установки приемников (с указанием №№ практических шпангоутов), место расположения ЦНСВ, место расположения трубопроводов и патрубков выдачи НСВ.

1.5.2 Выбор сепаратора и насоса, назначение диаметров магистралей, определение объема цистерны НСВ

Вначале выбирается производительность сепаратора(см. Прил.1). Производительность льяльного насоса (см. Прил.2) должна быть не менее производительности сепаратора. Диаметры отростков определяются из регламентируемой скорости в трубопроводах 0.7-1.0 м/с, диаметр магистрали не может быть меньше диаметра приемного патрубка насоса.
Объем сборной цистерны НСВ, вначале определяется по формуле Международной конвенции (см. Прил.1) , затем по нормативу РД (для судов внутреннего и смешанного плавания). Окончательно принимается большее значение с учетом объема, полученного в КП по ОК.
В связи с малой длиной трубопроводов гидравлический расчет системы, как правило не производится, однако при больших размерах МО (на морских танкерах) необходим проверочный расчет всасывающей магистрали.

1.6 Спецификация осушительной системы

Спецификация должна представлять основные элементы системы с указанием их параметров или характеристик.
Порядок упоминания может быть произвольным; желательна следующая последовательность:
сборные колодцы - расположение, характеристика;
трубопроводы : место расположения, диаметры отростков, магистралей, толщины стенок, вид соединений, проход через цистерны и другие особенности ;
арматура - тип и виды, материал;
насосы - типы и основные характеристики при номинальной работе в системе;
Аналогичные сведения приводятся для систем осушения НСВ, автономного осушения форпика.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЛЛАСТНОЙ СИСТЕМЫ

Проектирование балластной системы во многом аналогично проектированию осушительной системы. Поэтому в последующих разделах будет обращено внимание главным образом на существенные особенности, отличающие проектирование балластной системы от осушительной.

2.1 Составление совокупности требований, предъявляемых к балластной системе и анализ исходных данных для проектирования

Составление совокупности требований производится на основе разделов Регистра Кингстонные и ледовые ящики. Донная и бортовая арматура. Отверстия в наружной обшивке, Прокладка трубопроводов, Балластная креновая и дифферентная системы.. Для танкеров следует решить вопрос о заполнении и осушении носовых балластных цистерн.
Анализ исходных данных требуется для рационального выбора производительности балластного насоса. Удаление всего балласта должно производиться за 8-24, а осушение наибольшей по объему цистерны за 4 ч. Производительность балластного насоса должна обеспечивать скорость в отростках балластных цистерн 2 м/с. Диаметр отростка зависит от объема цистерны Рациональным выбором объемов балластных цистерн нужно стремиться удовлетворить требуемому времени выгрузки балласта не преувеличивая производительность насоса сверх требуемого. Наилучшим вариантом (если это возможно) является равенство производительности осушительного и балластного насосов. Паспортная производительность балластного насоса, как второго осушительного, не может быть меньше рассчитанной ранее производительности основного осушительного насоса. Диаметр балластной магистрали должен быть не менее наибольшего диаметра отростков, идущих из балластных цистерн.
На основе этих соображений выбираются объемы балластных цистерн и на плане трюма в балластных отсеках расставляются на соответствующих шпангоутах внутренние переборки. Процесс подбора объемов цистерн в пояснительной записке не отражается. Объем балластных цистерн и соответствующие диаметры отростков приводятся как исходные данные в форме табл. 2.1.
Для танкеров следует выбрать тип и производительность насоса, осушающего форпик и прилегающие к нему цистерны.
Таблица 2.1 Исходные данные по балласту
N
Расположение цистерн
Объем, м3
Диаметр отростка по формуле,
мм
Условный. проход
Ду, мм
Принятое
Ду, мм

1
Форпик - 2,5 шп.
100
57
70
100

2
Двойной борт ЛБ 10-55 шп.
270
129
150
150

-- -- -- -- ---- -- -- -- ---- -- -- -- ---- -- -- -- ---- -- -- -- ---- -- -- -- --
-- -- -- -- ---- -- -- -- ---- -- -- -- ---- -- -- -- ---- -- -- -- ---- -- -- -- --
-- -- -- -- ---- -- -- -- ---- -- -- -- ---- -- -- -- ---- -- -- -- ---- -- -- -- --


Всего
2500

наибольший 150
150


2.2 Составление схем

2.2.1 Составление схемы балластной системы

Составление схемы начинается с расстановки приемников - источников в балластных цистернах в соответствии с требованиями Правил. Необходимо указать борт и номер шпангоута, где производится установка. Следует учесть, что в балластных цистернах приемники устанавливаются только у одного борта, по одному в каждой цистерне. Отливные отверстия системы располагаются на обоих бортах и соединяются перемычкой. Вода для заполнения цистерн подается из кингстонной перемычки. Балластные цистерны форпика осушаются осушительной системой форпика, а заполняются из пожарной магистрали.

2.2.2 Система воздушных и измерительных труб

В соответствии с Правилами следует выбрать места установки воздушных и измерительных труб. В записке также должны быть приведены номера пунктов Правил содержащие требования к воздушным и измерительным трубам проектируемой системы, и соответствующие технические решения удовлетворяющие этим требованиям. Здесь же необходимо указать принятые высоту, диаметр и толщину стенок воздушных труб, у измерительных указать диаметр и толщину стенки.
. На схеме системы, на плане трюма обозначения воздушных и измерительных труб могут условно не показываться, если их условные обозначения затрудняют чтение схем балластной и осушительной системы. В этом случае достаточно их изображения на продольном разрезе.

2.3. Предварительный расчет балластной системы на осушение

Так как действия по исполнению п.2.3 во многом аналогичны соответствующим действиям, описанным в п.1.3, ниже будут приводиться только отличительные особенности, связанные с балластной системой.

2.3.1. Выбор расчетной магистрали при работе на осушение
балласта

Требование к выбору и оформлению расчетной магистрали аналогичны требованиям п.1.3.1.

2.3.2. Проверка допустимой высоты всасывания

Проверка допустимой высоты всасывания производится аналогично п.1.3.2. В случае, если найденные потери во всасывающем трубопроводе выше допустимой высоты всасывания, можно увеличить диаметр трубопровода на шаг по сортаменту, оставив в расчете прежний расход (скорость уменьшится). Оформление результата проверки и подбора диаметра производить в табл. 2.2 в форме, аналогичной табл. 1.1.

2.4. Гидравлические расчеты балластной системы

2.4.1. Расчет системы на осушение, согласование характеристик
насоса и системы

Расчет балластной системы на осушение производится аналогично п.1.4. Особенностью расчета является то, что следует рассматривать два случая - конец и начало осушения. В таблице отражается расчетный случай – «конец осушения», который не имеет существенных отличий от расчета осушительной системы. Расчетный случай – «начало осушения» отражается на диаграмме подобной рис.1.2. путем сдвижки рассчитанной кривой НС вертикально вниз на величину максимального уровня воды в осушаемой цистерне двойного борта или диптанке над приемником. Если балласт располагается только в двойном дне, учет случая «начало осушения» не производится.
Согласование системы и насоса производится аналогично п.1.4.


2.4.2. Расчет системы на заполнение, согласование
характеристик насоса и системы

Для расчета системы на заполнение составляется схема расчетной магистрали, включающей обводную перемычку, которая позволяет заполнять цистерны балластными насосами из кингстонной перемычки. Ввиду малости длины трубопровода от кингстонной перемычки до насоса этот участок не рассчитывается (расчет системы на всасывание не производится) Таким образом, расчетная магистраль делится на участки: 1-2 - от насоса до перемычки; 2 - 3 - перемычка; 3 - 4 - участок магистрали перемычки до места отхода отростков; 4 - 5 - отросток от магистрали до цистерны. Если диаметры трубопроводов на участках 1-2 и 3-4 одинаковы то их можно объединить в один участок (добавить длину и сопротивление в участок 1-2). Диаметр обводной перемычки выбирается так же, как для отливного трубопровода осушительной и балластной систем (V = 3.25 или..4 м/с).
Оформление схемы производится аналогично предыдущим случаям, всасывающий участок не изображается.
Расчет производится аналогично - для трех расходов и случая «конец заполнения», при этом геометрической высотой z подъема воды в расчете является превышение уровня воды в заполняемой цистерне над ГВЛ в балласте. Высота установки насоса в расчет не входит. Случай «конец заполнения» не рассчитывается, а строится на диаграмме путем вертикального смещения точек НС вниз на величину уровня жидкости под наливным патрубком (он же приемный) в полностью заполненной цистерне. Если балласт находится только в двойном дне, случай «конец заполнения» не рассматривается.
Согласование насоса и системы на заполнение производится для случая «начало заполнения». Расход (а следовательно и скорость) воды, обеспечиваемый насосом можно принять по правой границе рабочей части на характеристике насоса. В записке следует отметить, каким образом будут согласовываться система при заполнении более близких балластных цистерн.

Определение времени осушения и заполнения балластных
цистерн

Время определяется путем деления объема балласта делится на рабочую или среднюю производительность насоса. Если режимы «начало осушения» и «конец осушения» учитываются, то средняя производительность насоса находится как среднее арифметическое расхода в начале осушения и в конце осушения.
Время операций с балластом (осушение, заполнение) находится для наибольшей по объему цистерны и всего балласта в целом. Если балласт в форпике осушается автономно, следует показать, что длительность операций с ним не больше , чем время операций с основным балластом.
Если в задании на проектирование задано время операций с балластом, следует подтвердить удовлетворение этому требованию.

2.6. Спецификация балластной системы

В свободной форме перечисляются и характеризуются составляющие части системы, указывается рабочая производительность насосов, затрачиваемые ими мощности аналогично п.1.6.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключение следует перечислить, каким образом достигнуто удовлетворение требованиям всех пунктов задания, отметить соответствие принятых решений и параметров системы требованиям Правил, если имеются несоответствия, указать какие, и каким образом их предполагается разрешить .

Требования к оформлению схем систем

Схемы выполняются цветными карандашами, каждая система - своим цветом. Линии трубопроводов проводят толщиной основной линии S, 1,5S. Линии обстановки (корпус, механизмы и т.д.) проводятся простыми карандашами толщиной S/2, S/3. Условные обозначения арматуры и пр. выполняются линиями S/2. Переборки, механизмы, настилы, палубы, двойные борта и пр. условно считаются невидимыми. Все цистерны, связанные с данными системами, должны быть подписаны на плане трюма по типу "БЦ N3 V=400м3". Все трубы в пределах разветвлений должны быть обозначены по типу 76x4 (76 – наружный диаметр, 4- толщина стенки). Полки линий выноски должны быть параллельны основной надписи. Каждый трубопровод должен быть обозначен по типу –1о–, –1б–, по одному обозначению в пределах разветвления. Каждый насос должен быть обозначен с помощью линии выноски с полкой расположенной вне корпуса судна. На полке делается надпись по типу: -Насос балластно-осушительный НЦВС 40/65, Q=40м3/ч, H=65м вод.ст. Каждый элемент схемы обозначен с помощью цифры поставленной на полке линии выноски, проведенной за контур корпуса судна.
Полки линий выноски должны быть сгруппированы на одной вертикали и/или горизонтали. Пересечения линий-выносок от элементов не допускаются. Допускается проведение (если они не пересекаются с другими) нескольких линий выносок к одной полке с цифрой. Расстановка цифр на полках производится после составления экспликации элементов систем. Экспликация выполняется на поле чертежа над основной надписью (на расстоянии 50-100 мм выше ее) в форме, близкой к стандартной и имеет заголовок показанный ниже.

13EMBED Word.Picture.81415

Элементы группируются в экспликации по однотипности, а в пределах одного типа – в порядке возрастания размера. После заполнения экспликации, номера, присвоенные элементам, выставляются на соответствующих полках линий-выносок.
Оформление текста, рисунков и таблиц в данных методических указаниях является образцом оформления текстовой части «Пояснительной записки» курсовой работы.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Александров, А.В. Судовые системы /А.В. Александров Л., Судпромгиз, 1962

2. Чиняев, И.А. Судовые системы / И А. Чиняев М., Транспорт 1982

3. Российский Речной Регистр. Правила Т.3 2002.

4. Российский Регистр Морского судоходства Т.2 2005.



















ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Расчетные формулы и зависимости, коэффициенты трения , коэффициенты местных сопротивлений

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИАМЕТРОВ ТРУБОПРОВОДОВ СИСТЕМЫ ОСУШЕНИЯ

Основная расчетная формула

13 EMBED Equation.2 1415, (П-1)

где d - диаметр трубопровода, мм;
B - ширина судна, м;
H - высота борта, м.
Таблица П1-1 Значения коэффициента k1 и L
Вид трубопровода

k1
L,м

Осушительная магистраль морского судна c расчетной длиной L
1.68
L=L

Отросток осушения морского судна в отсеке длиной lот
2.15
L=lот

Осушительная магистраль судна внутреннего плав. c расч. длиной L
1.5
L=L

Отросток осушения судна внутреннего плавания в отсеке длиной lот
2
L=lот


L-расчетная длина судна, м

Внутренний диаметр трубопроводов не должен быть менее:
40 мм для судов внутреннего плавания;
50 мм для морских и смешенного плавания.

2. СВЯЗЬ МЕЖДУ РАСХОДОМ, СКОРОСТЬЮ ПОТОКА И ДИАМЕТРОМ
ТРУБОПРОВОДА

2.1. Расход трубопроводе диаметром d (мм) при скорости воды 2 м/с

Q=5.65(10-3d2 м3/ч (П-2)

2.2. Скорость (м/с) при заданном расходе Q(м3/ч) и диаметре d (мм) -

13 EMBED Equation.2 1415 , (П-3)

2.3. Требуемый диаметр d (мм) при заданной скорости V, м/с и расходе
Q м3/час:
13 EMBED Equation.3 1415. (П-4)
Предельная скорость в системах забортной (морской) воды V= 2.5 м/с. Для систем с непродолжительным действием (осушительная, балластная) допускается на 30% больше – V =3.25 м/с.
Для судов внутреннего плавания – 3 м/с, для балластной и осушительной –4 м/с.

3 РАСЧЕТЫ ПОТЕРЬ НАПОРА В СИСТЕМЕ

3.1 Потери напора от сопротивления трения hТ, м вод.ст.
13 EMBED Equation.2 1415, (П-5)
где V - скорость потока в трубе, м/с; l - длина трубы, м; d - диаметр трубы, м.

·Т=f(Re, l/() - коэффициент трения, зависит от числа Рейнольдса и относительной шероховатости стенок трубы ( (график
·Т - на рис. П1).
Число Рейнольдса :13 EMBED Equation.2 1415; ( =1.516.10-6 - коэффициент кинематической вязкости; (-относительная шероховатость: 13 EMBED Equation.2 1415,
где k - абсолютная шероховатость внутренней стенки трубы ; принимают k=0.15 мм.

3.2. Потери напора от местного сопротивления трения hМ, м вод.ст.
13 EMBED Equation.2 1415, где
·- коэффициент местного сопротивления ( см табл. П1-4)

4 ЗАВИСИМОСТИ ДЛЯ СИСТЕМ СБОРА И ОЧИСКИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД

4.1. Емкость цистерны VЦ (м3) нефтесодержащих вод
4.1.1 По требованию Международной Конвенции
VЦ=K*C*D, (П-6)
где К=0.005 - при отсутствии пурификации топлива; К=0.01 - если топливо подвергалось пурификации; С - суточный расход топлива, т/сут; D - максимальная продолжительность рейса между портами, где можно сдать нефтесодержащие воды.

4.1.2 Для судов внутреннего и смешанного плавания:

Таблица П1-2 Нормативы образования нефтесодержащих вод
Мощность СЭУ
Количество нефтесодержащих вод N,
м3/сутки

до 300
300 -800
свыше 800
СВП, СПК
0,3
0,4
0,5
0,1


VЦ=N*D.

4.2 Выбор оборудования и труб
4.2.1 Для грубой oчистки нефтесодержащих вод должны устанавливаться сепараторы следующей производительности и марки

Таблица П1-3 Зависимость марки сепаратора от водоизмещения судна
Водоизмещение судна, м3
до 1500
1500-2000
2000-4000
4000-10000
св. 10000

Производительность сепаратора м3/ч
1,0
1,6
2,5
4,0
6,3

Марка сепаратора
СК-1
СК-1,6
СК-2,5
СК-4
СК-6,3


4.2.2 Подача насоса нефтесодержащих вод должна быть не менее производительности сепаратора. Рекомендуемые марки насосов приведены в
прил. 2
4.2.3 Диаметры трубопроводов выбираются по формуле (П-4) исходя из производительности насоса и условия, что скорость воды в трубопроводах системы должна быть в пределах 0.7 - 1 м/с.

5. БАЛЛАСТНАЯ СИСТЕМА

5.1. Диаметры трубопроводов балластной системы

13 EMBED Equation.3 1415,мм (П-7)
где: А=16 для судов внутреннего плавания; А=18 для морских и судов смешанного плавания; VБЦ - объем балластной цистерны, м3
Диаметр приемной магистрали равен или больше диаметра отростка к наибольшей по объему цистерны.

5.2. Ориентировочное время выгрузки балласта (ч)

t=VБ/Q, (П-7)
где: VБ - объем балласта, м3; Q - средняя производительность насоса.

6. ВОЗДУШНЫЕ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРУБЫ

6.1 Суммарная площадь сечения воздушных труб данной цистерны должна быть не менее 1.25 площади трубопровода, заполняющего цистерну (диаметр во всех случаях не менее 50 мм)

Толщина стенок воздушных труб под главной палубой должна быть не менее 6 мм для Dy<80 и 8.5 мм для Dy>165 мм. Промежуточные значения определяются интерполяцией.
Высота верхних концов труб над главной палубой:
760 мм для морских судов,
600 мм для судов смешанного плавания,
300 мм для судов внутреннего плавания.kk

6.4. Измерительные трубы могут иметь Dy 32

коэффициент трения

13 EMBED Word.Picture.8 1415
При нахождении точки в зоне I следует предпринять меры для повышения числа Re

Рис. П1.1. График зависимости коэффициента трения от числа Re и относительной шероховатости ( =dвн /k (k=0.15мм) 8.Коэффициенты местных сопротивлений

Таблица П1-4 Значения коэффициентов местных сопротивлений в зависимости от параметров арматуры
Местное сопротивление
Схема
Коэффициент 13SYMBOL 122 \f "Symbol" \s 1214z15
Примечание


Выход из трубы (в цистерну, отсек, за борт и т.д.)

13SYMBOL 122 \f "Symbol" \s 1214z15=1

Отнесено к скорости в трубе


Вход в трубу (кромки входа слегка закруглены)


13SYMBOL 122 \f "Symbol" \s 1214z15=0.5
То же


Отвод под 900

d/r
0.6
0.8
3

Отнесено к скорости в отводе




·
0.16
0.21
0.29



Приемная сетка


13SYMBOL 122 \f "Symbol" \s 1214z15=0.3+0.7

Отнесено к скорости в трубе


Клапан невозвратный с сеткой

d приемной трубы
40
70
100
150
200

То же




·
6
4.2
3.5
3.0
2.6



Сетка концевая

Для сетки:
плоской 13SYMBOL 122 \f "Symbol" \s 1214z15=1.0
сферической 13SYMBOL 122 \f "Symbol" \s 1214z15=0.2

То же

Таблица 1 (Продолжение)

Местное сопротивление
Схема
Коэффициент 13SYMBOL 122 \f "Symbol" \s 1214z15
Примечание


Тройник и ответвление с поворотом

13SYMBOL 122 \f "Symbol" \s 1214z15=1.5

- » -


Тройник и ответвление на проход

13SYMBOL 122 \f "Symbol" \s 1214z15=0.1

- » -


Клапан проходной



13SYMBOL 122 \f "Symbol" \s 1214z15=5.5+4.3

Отнесено к скорости в клапане


Клапан проходной

d, мм
80
80-150
150

То же



13SYMBOL 122 \f "Symbol" \s 1214z15
7
6.5
6



Клапан невозвратный запорный проходной


13SYMBOL 122 \f "Symbol" \s 1214z15=(1.15+1.25) проходного

- « -


Клапан угловой запорный




13SYMBOL 122 \f "Symbol" \s 1214z15=3.0+2.5

- « -


Клапан невозвратно-запорный угловой


13SYMBOL 122 \f "Symbol" \s 1214z15=3.5+3.0

- « -


Окончание табл. 1
Местное сопротивление
Схема
Коэффициент 13SYMBOL 122 \f "Symbol" \s 1214z15
Примечание


Клапанная коробка


13SYMBOL 122 \f "Symbol" \s 1214z15=3.5+2.5

- « -


Клинкет


13SYMBOL 122 \f "Symbol" \s 1214z15=0.3+0.15

Отнесено к скорости в клинкете

Решетка



13SYMBOL 122 \f "Symbol" \s 1214z15=0.4 при площади живого сечения 50%


Отнесено к скорости в трубе

Грязевая коробка


13SYMBOL 122 \f "Symbol" \s 1214z15=0,7

- « -





ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Сортамент труб и насосов, характеристики насосов

1 ТРУБЫ
Таблица П2.1 Сортамент труб
Трубы стальные, бесшовные горячедеформированные для механизмов аппаратов и судовых систем (ГОСТ 8732-78) из углеродистых сталей марок 10, 20 (ГОСТ 8731-82) применяют следующих размеров

Наружный диаметр, мм
Толщина
стенки, мм
Наружный диаметр, мм
Толщина
стенки, мм

57
76
89
3;4;5;6
3;4;5;6;8
4;5;6;8;10
108
133
159
219
4;5;6;8;10
4;5;6;8
5;6;7;8;12;
6,9

Трубы стальные, бесшовные холоднодеформированные общего назначения (ГОСТ 8734-66) для систем бытового водоснабжения, отопления, нефтесодержащих вод и пр. из углеродистых сталей марок 10, 20 применяют следующих размеров

Наружный диаметр, мм
Толщина
стенки, мм
Наружный диаметр, мм
Толщина
стенки, мм

22
25
32
38
2;3;4
2;3;4
2;2.5, 3;4,5
2;2.5, 3;4,5
45
85
90
110
2;2.5, 3;4,5
1.6
3
1.6,3


Таблица П2.2 Соответствие Dy и наружных диаметров труб
Dy, мм
20
25
32
40
50
70
80
100
125
150
200
250
300
350
400

Dнар
22
32
38
45
57
76
89
108
133
159
219
273
325
377
425

min S стенки (внутр. плав.)*
2
2.5
2.5
3.0
3.0
3.5
3.5
4.0
4.0
4.0
5.0
6.0
6.3
6.3
-

min S стенки (Морские суда)
2.0
3.2
3.6
3.6
4.0
4.0
4.5
4.5
4.5
4.5
5.4
6.3
6.3
6.3
6.3

* у стандартных новых труб Dу>25 толщина стенки кратна 1 мм.


2 НАСОСЫ БАЛЛАСТНЫХ И ОСУШИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ


Таблица П2.3 Насосы для балластно-осушительных систем
Марка
насоса
Подача, м3/ч
Напор,
м.вод.ст
допуск. высота всасывания,
м.вод.ст.
Кавитационный запас,
м вод.ст.
присоединительные размеры патрубков
Мощность
электродвигателя, КВТ
Материал






всасывающий
Dy, мм
нагнетательный
Dy, мм



Центробежные насосы

НЦВС-25/20М
25,0
20
6
3,0
80
50
4
бронза

НЦВС-25/65М
25,0
65
5
5,0
80
50
6
-''-

НЦВС-40/20М
40,0
25
6
3,0
100
80
8
-''-

НЦВС-40/30М
40,0
30
6
3,0
100
80
8
-''-

НЦВС-40/65М
40,0
65
5
5,0
100
80
8
-''-

НЦВС-63/20М
63,0
20
6
3,0
125
100
7.7
-''-

НЦВС-63/30М
63,0
30
6
3,0
125
100
7.2
-''-

НЦВС-100/30А-I-II
100,0
30
6
3,0
125
100
12.8
-''-

НЦВС-160/30А-I-II
160,0
30
6
3,0
150
125
19.6
-''-

НЦВС-250/30А-I-II
250,0
30
6
3,0
200
125
28
-''-

НЦВС-400/30-А-I-II
400
30
6
3,0
250
200
45.4
-''-

Льяльные насосы

Винтовые насосы

ЭВН 3/5
2.8
5
-
6
40
32
1.6
бронза

ЭВН 5/5
5
5

6
40
35
2.0
-''-

Вихревые насосы

1.5ВС-1.3
6
20

6.5
40
40
4.3
Чугун

ЭСН-1
10
30

5
40
40
4.2


Ручные насосы

РН-20
0.7
20

5
32
32
-
Алюминий

НР-1.25/30
1.25
30

6
40
40
-
Чугун






Таблица П2.4.Эжекторы
Наименование параметра
ВЭЖ 6.3
ВЭЖ 10
ВЭЖ 16
ВЭЖ 25
ВЭЖ 40
ВЭЖ 65
ВЭЖ 100
ВЭЖ 250
ВЭЖ 400

Производительность, м3/ч
6,3
10
16
25
40
65
100
250
400

Давление рабочей воды, кПа
70
70
70
70
70
70
70
70
70

Расход рабочей воды, м3/ч
6,1
9,7
15,4
24
38,5
61
91,5
240
385

Высота всасывания, м. вод. ст.
4
4
4
4
4
4
4
4
4

Высота нагнетания,
м. вод.ст.
10
10
10
10
10
10
10
10
10

Усл. проход на входе, мм
32
40
50
65
80
100
125
200
250

Усл. проход на выходе, мм
40
50
65
80
100
125
150
250
300

Усл. проход рабочей воды, мм
32
32
40
50
65
80
100
150
200














Характеристики центробежных насосов, применяемых в трюмных системах


Рис. П2-1 Характеристики насосов малой производительности






Рис. П2-1 Характеристики насосов средней производительности





Рис. П2-1 Характеристики насосов высокой производительности




13PAGE 14115







4

3




31

30

29

28

27

26

25

23

24

11

5

6

7

8

9

12

14

15

22

17

16

21

18


20


10

13

19




Приложенные файлы

  • doc 15776212
    Размер файла: 602 kB Загрузок: 1

Добавить комментарий