sushiandbox.ru Осваиваем ПК - Интернет. Скайп. Социальные сети. Уроки по Windows.
Снабжение судов якорями, якорными цепями и канатами
Снабжение якорями, якорными цепями и канатами речных судов определяют по Правилам Российского речного Регистра (Глава: Снабжение судов) в зависимости от типа и класса судна но характеристике снабжения N c , м 2
где L, B, H - соответственно длина, ширина, высота борта судна до первой расчётной палубы, м;
l, h - длина и средняя высота отдельных надстроек и рубок, м;
N C =78*(11,8+3,5)+1*(74*2,5+20*5,0)=1478,4 м 2
Количество и длину швартовых канатов на судне выбирают в зависимости от типа судна и условий плавания. Согласно требованиям Российского Речного Регистра разрывное усилие стального швартового каната должно быть не менее, кН
· для судов с характеристикой снабжения более 1000 м 2
F раз =171+3,92*10 -2 (1478,4-1000)= 189,7 кН
калибр цепи d=25 мм
масса одного метра цепи - 14,9 кг
масса каждого якоря - 570кг
количество якорей - 2
Требования Российского речного Регистра к якорно-швартовным механизмам
Требования к якорно-швартовным механизмам и его приводу излагаются в действующих Правилах Российского речного Регистра, которые издаются каждые пять лет.
Согласно Правил для отдачи и подъема якорей массой 50 кг и более, а также удержания судна на якорной стоянке должен быть установлен шпиль или брашпиль. При массе якоря 150 кг и более на этих механизмах должны быть звёздочки.
На буксирах-толкачах всех классов до 590 кВт включительно, оборудованных буксирными лебёдками, допускается замена якорных цепей стальными канатами в кормовом якорном устройстве и использовать в качестве механизма подъема якоря буксирные лебёдки.
На малых судах при применении вместо цепей канатов, разрешается установка якорных лебёдок. На самоходных судах длиной более 60 м, несамоходных толкаемых судах, предназначенных для перевозки воспламеняющихся жидкостей, и толкачах, тормоза механизмов подъёма якорей должны быть оборудованы устройством дистанционной отдачи якоря, исключающим самопроизвольную отдачу якоря..
Устройства дистанционной отдачи якорей должны обеспечивать:
· управление из рулевой рубки (на несамоходных судах - из рулевой рубки толкача) отдачей правого носового, а для толкачей и кормового якоря;
· возможность остановки из рулевой рубки якорной цепи при любой вытравленной её длине;
· продолжительность отдачи якоря не более 15 с, с момента включения дистанционного управления отдачей якоря.
Стопоры и другое якорное оборудование, для которого предусматривается дистанционное управление, должны иметь местное ручное управление. Конструкция якорного оборудования и узлов его местного ручного управления должны обеспечивать нормальную работу при выходе из строя отдельных узлов или всей системы дистанционного управления.
Привод якорно-швартовных механизмов должен соответствовать следующим требованиям:
1. Мощность привода якорно-швартовного механизма должна обеспечивать подтягивание судна к якорю, отрыв и подъём любого из якорей со скоростью не менее 0,12 м/с при номинальном тяговом усилии на звёздочке F 1 , H
F 1 = 22,6 m d 2
где m - коэффициент прочности, принимаемый равным 1,0 - для цепей с распорками; 0,9 - для цепей без распорок;
2. Привод должен обеспечивать выбирание якорной цепи с указанной скоростью и тяговым усилием F 1 в течение не менее 30 минут без перерыва, а также спуск одного якоря на расчетную глубину якорной стоянки.
3. Пусковой момент привода якорного механизма должен создавать тяговое усилие на звёздочке при неподвижной якорной цепи не менее 2F 1 .
4. Привод якорного механизма должен обеспечивать одновременный подъем свободно висящих якорей с половины расчётной глубины якорной стоянки.
5. При подходе якоря к клюзу привод должен обеспечивать скорость выбирания цепи не более 0,12 м/с.
6. Привод швартовного механизма должен обеспечивать непрерывное выбирание швартовного каната при номинальном тяговом усилии с номинальной скоростью не менее 30 минут.
7. Скорость выбирания швартовного каната, как правило не должна превышать 0,3 м/с при номинальном тяговом усилии. Кроме того должна быть обеспечена возможность выбирания каната со скоростью не более 0,15 м/с.
8. Привод швартовного механизма должен быть способен создавать усилие не менее двукратного номинального тягового усилия в течении 15 с.
Внешние силы, действующие на судно
Воздействие ветра и течения на судно вызывает основную нагрузку на якорную цепь при стоянке и определяет статический момент сопротивления на валу электродвигателя в процессе съемки с якоря, когда судно подтягивается к месту заложения якоря.
На стоянке при совпадении по направлению ветра и течения возникает наибольшее воздействие внешних сил на судно и обобщенная сила для винтовых судов определяется арифметической суммой трех составляющих
F " = F B + F " T + F " Г
где F B - сила ветрового воздействия на надводную часть судна;
F" T - сила течения действующая на подводную часть судна;
F" Г - сила течения действующая на неподвижные винты.
Сила ветрового воздействия на надводную часть судна F B зависит от скорости и направления ветра, формы надводной части корпуса, размеров и расположения надстроек. Расчетное значение усилия от ветра можно определить по формуле, Н
F B = К н р в S н
где К н = 0,5 ? 0,8 - коэффициент обтекания надводной части корпуса
р в = сV 2 / 2 - давление ветра, Па;
с = 1,29 - плотность воздуха, кг/м 3 ;
V - скорость ветра, м/с
р в =1,29*10 2 /2=64,5Па
Площадь проекции надводной части судна на миделевое сечение, м 2:
B - ширина судна, м;
H - высота борта, м;
T - осадка, м;
b, h - соответственно ширина и высота судовых надстроек, м.
S н =11,6*(3,5-2,5)+11*2,5+10,5*5 =91,6 м 2
F B =0,5*64,5*91,6=2954,1 Н
Сопротивление корпуса, обусловленное течением, учитывается только сопротивлением трения, так как все другие виды сопротивления (волновое, вихревое) практически отсутствуют вследствие малой скорости течения, Н
где К Т = 1,4 - коэффициент трения;
S см = L (д B + 1,7 T)
Площадь смачиваемой поверхности судна, м 2
Здесь д = 0,75 ? 0,85 - коэффициент полноты водоизмещения;
L, B, T - главные размерения судна, м;
S см =78*(0,8 4 *11,6+1,7*2,5)= 1055,34 м 2
V T - скорость течения воды, м/с.(1,38м/с)
F " T =1,4*1055,34*1,38 1,83 =2663,7 Н
где Z Г - число гребных винтов;
C Г = 200 ? 300 - параметр, увеличивающийся с возрастанием дискового отношения гребного винта, кг/м 3 ;
D В - наружный диаметр гребного винта (насадки), м.
F " Г =2*200*1,5 2 *1,38 2 = 1713 , 96 Н
F "=2954,1+2663,7+1713,96=7331,96 Н
Состояние якорной цепи при съеме судна с якоря
При подтягивании судна к месту заложения якоря изменяется состояние якорной цепи, что приводит к изменению нагрузки электропривода. Для облегчения анализа работы якорного механизма и оценки усилий на клюзе рассматриваемый процесс условно разделяют на четыре стадии.
I стадия - выбирание лежащей на грунте цепи.
С включением якорного механизма судно начинает разгонятся до постоянной скорости, равной скорости выбирания цепи, и подтягиваться к месту заложения якоря. Сила внешнего воздействия увеличивается за счёт увеличения относительной скорости течения и определяется уравнением, Н
F = F B + F T + F Г
Здесь для расчета силы сопротивления корпуса и силы воздействия потока на гребные винты, относительная скорость течения определяется арифметической суммой скорости течения V T и абсолютной скорости подтягивания V П. Скорость подтягивания судна находится в пределах 0,1 ? 0,3 м/с.
V ? =1,38+0,3=1,68м/с
Уравнения (1) и (2) примут вид
F T =1,4*1055,34*1,68 1,83 =3818 Н
F Г =2*200*1,5 2 *1,68 2 =2540,16 Н
F =2954,1+3818+2540,16= 9312,26 Н
Увеличивается длина провисающей части цепи и на клюзе устанавливается равновесие горизонтальных сил.
Держащая сила якоря возрастает и становится равной обобщенной силе внешних воздействий в новых условиях.
Т 0 = F=9312,26 Н
Отсюда, на основании уравнения определяется длина провисающей части цепи L 2 , м
где: b - высота клюза над водой, м.
m ц - линейная плотность цепи, кг/м: при отсутствии справочных данных может быть определена по эмпирической формуле m ц = 0,0215 d 2 , где d - калибр цепи, мм.
Длина цепи лежащей на грунте L 1 , м
L 1 = L - L 2
L 1 = 200-142,2=57,8 м
где L - длина вытравленной якорной цепи, обычно принимается при расчётах равной полной длине цепи правого якоря, м. L=2,5h
Длина выбираемой части цепи на этапе L I = L 1 .
При установившейся скорости движения судна тяговое усилие на цепной звездочке постоянно, Н
T з1 =1,3*0,87*9,81*13,4 * =24352,9 Н
где f кл = 1,28 ? 1,35 - коэффициент потерь на трение от клюза до цепной звёздочки.
II стадия - спрямление провисающей части цепи.
После поднятия последнего звена цепи, лежащего на грунте, якорная цепь укорачивается, натягивается.
L II = L 2 - h
L II = 142,2 -80= 62,2 м
Силы натяжения и углы их приложения постоянно меняются, усилия на клюзе и на цепной звездочке возрастают. Наступает момент, когда происходит отрыв якоря, означающий конец второй стадии. Значение отрывной силы зависит от характера сцепления якоря с грунтом и в конкретных случаях является трудноопределимым. Российский речной Регистр на основании статистических исследований позволяет считать силу подрыва якоря Холла равной его двойному весу. С учетом выше сказанного усилие на цепной звездочке в момент отрыва определится уравнением, Н
T з2 =1,3* = 32756 Н
где m я - масса якоря, кг.
III стадия - отрыв якоря от грунта.
Является наиболее напряженной стадией. Начинается после подрыва якоря от грунта. Электропривод работает со скоростью, соответствующей отрывной нагрузке. Происходит волочение якоря по грунту на встречу судну.
Учитывая известную неопределённость отрывного усилия, граница между II и III стадиями является условной. При неблагоприятных случаях заклинивания якоря в крупно каменистом грунте усилие на звездочке может значительно превысить отрывное расчетное значение. Электропривод постепенно затормаживается. Отрыв якоря происходит вследствие кинетической энергии судна, проходящего на некоторой скорости над местом заложения якоря. При расчете и построении зависимости Т з = f(L) считают, что усилие на звездочке при волочении якоря по грунту равно усилию Т з II , а длина цепи за время III стадии не изменяется.
IV стадия - подъем свободно висящего якоря.
Начинается с момента, когда оторванный от грунта якорь повисает на цепи. Тяговое усилие на цепной звездочке резко уменьшается, Н
T з3 =1,3*0,87*9,81*(570 + 13,4 *80)= 18218 Н
Происходит подъем якоря. Работа электропривода здесь не связана с движением судна. Тяговое усилие равномерно убывает по мере подъема якоря. При выходе якоря из воды четвертая стадия заканчивается.
Тяговое усилие на цепной звездочке, Н
T з4 =1,3*9,81* 570 = 7269,2 Н
Длина выбранной цепи на этапе, м
L IV = h =80 м
В дальнейшем якорь на малой скорости втягивается в клюз. Облегчённая и непродолжительная работа электропривода на этом участке при энергетических расчетах, как правило, не учитывается. Графическое изображение реальных усилий на цепной звездочке по мере выбирания якорной цепи затруднено из-за возникновения колебания цепи при пуске электродвигателя и приближении судна к якорю, неопределённых и случайных значениях момента при волочении и отрыве якоря от грунта.
В практике расчета якорного электропривода принято пользоваться упрощенной зависимостью усилий на звёздочке от длины якорной цепи. Для упрощенного графического построения принимают:
· усилие на первой стадии постоянно и равно усилию на цепной звёздочке при установившемся движении судна к якорю;
· усилие на второй стадии изменяется линейно и заканчивается усилием на цепной звездочке при отрыве якоря от грунта;
· длина цепи за время третьей стадии не изменяется, т.е. отрыв якоря происходит мгновенно и волочение якоря отсутствует;
· за расчётное значение длины якорной цепи принимается полная длина цепи правого якоря.
Упрощенная диаграмма усилия на звездочке якорного устройства при съемке судна с якоря.
Кроме рассмотренного режима снятия с якоря Правилами предусматривается осуществление электроприводом одновременного подъема двух якорей с половины глубины якорной стоянки.
Усиление на звездочке якорного устройства в начале режима
T 5 =1,3*087*9,81*(2* 570 + 13,4 *200)= 42383,3 Н
в конце режима
T 6 =2*1,3*9,81* 570 = 14538,4 Н
При расчетах электропривода в данном режиме работы глубину якорной стоянки принимают равной длине цепи правого якоря.
Диаграмма усилий на цепной звёздочке при одновременном поднятии двух якорей.
При построении графика зависимости усилий на цепной звездочке от длины вытравленной цепи необходимо помнить, что происходит одновременный подъем двух якорей, что длина цепи каждого из них при этом равна половине длины цепи правого якоря.
Нагрузочные диаграммы якорных электроприводов
Характеристики состояния якорной цепи в процессе съёмки судна с якоря являются основными промежуточными параметрами, позволяющими осуществить построение нагрузочных диаграмм электропривода. Обычно используются упрощенные графические диаграммы зависимостей усилий на цепной звездочке в функции длины якорной цепи (рис. 5.3, 5.4).
Момент на звездочке определяется произведением усилия на звездочке на её радиус
М зв1 = = 4140 Н*м
М зв2 = = 5568,52 Н*м
М зв3 = = 3097 Н*м
М зв4 = = 1235,7 Н*м
М зв5 = = 7205,1 Н*м
М зв6 = = 2471,5 Н*м
где Т з i - текущее значение усилия натяжения на звездочке, Н;
D з - диаметр цепной звездочки, м: диаметр пятикулачковой звездочки, чаще всего применяемой на якорных устройствах речных судов, может быть определён по формуле
D з = 13,7 d =13,7*0,02 5=0, 34 м
где d - калибр цепи, мм.
Момент на валу электродвигателя определяется известным из механики уравнением
M 1 = = 34,7 Н*м
M 2 = = 46,7 Н*м
M 3 = = 26 Н*м
M 4 = = 10,3 Н*м
M 5 = = 60,5 Н*м
M 6 = = 20,7 Н*м
где i - передаточное число редуктора;
з мех - механический коэффициент полезного действия передачи.
Для предварительной оценки передаточного числа задаются скоростью выбирания якорной цепи и частотой вращения электродвигателя.
i = = 142
где n" ном = 670 ? 1400 - ориентировочное значение номинальной частоты вращения электродвигателя, об/мин;
V - скорость выбирания якорной цепи, м/с: согласно требованиям российского Речного Регистра должна быть больше 0,12 м/с и при практических расчетах принимается в пределах (0,14 ? 0,17) м/с.
Полученное значение передаточного числа уточняют по справочнику.
i = 170
Механический коэффициент полезного действия якорно-швартовых механизмов обычно находится в пределах з мех = 0,7 ? 0,75.
Используя данные уравнения получают граничные значения моментов на валу двигателя в процессе съемки судна с якоря.
При построении нагрузочных диаграмм (для якорных механизмов это зависимость момента на валу исполнительного электродвигателя от длины якорной цепи) в масштабе по оси ординат откладывают рассчитанные значения моментов, по оси абсцисс длину выбираемой на каждой стадии якорной цепи.
Нагрузочная диаграмма якорного электропривода при съемке судна с якоря.
Нагрузочная диаграмма якорного электропривода при одновременном поднятии двух якорей.
Определение мощности электродвигателя
швартовой якорный электропривод судно
Предварительный расчёт мощности и выбор электрод
В практике определения мощности исполнительных электродвигателей якорных и якорно-швартовых механизмов расчётное значение номинального момента устанавливают по наибольшему моменту М 2 нагрузочной диаграммы.
При трогании двигателя оказываются повышенными статические коэффициенты трения отдельных пар механизма передачи. Кроме того, необходим некоторый запас на создание активного момента для разгона системы. По опыту завода "Динамо" общий необходимый избыток пускового момента оценивается в 50%: =1,5* 46,7 = 70 Н*м
Тогда, учитывая требования Российского речного Регистра, расчетное значение номинального момента может быть определено по выражению
где л м = 2 ? 2,5 - перегрузочная способность двигателя;
К u = 0,9 - коэффициент запаса на падение напряжения;
К м = 0,9 - коэффициент запаса на механический износ.
Расчетное значение мощности используемого электродвигателя, кВт
где n" ном - расчетное значение номинальной частоты вращения; принималось при определении передаточного числа редуктора.
Двигатель выбирается из каталогов специальных серий, выпускаемых промышленностью для якорно-швартовных механизмов, типа МАП и ДПМ, в зависимости от рода тока и величины номинального напряжения судовой сети. При этом должно выполнятся условие, где Р ном30 - номинальная мощность выбранного электродвигателя в тридцатиминутном режиме работы.
Номинальная частота вращения выбранного электродвигателя n ном должна быть примерно равна расчетному значению номинальной частоты вращения
Тип двигателя- МАП421-4/8
Мощность - 7 кВт
Режим работы - 30-ти минутный на основной частоте вращения
Частота вращения - 1400 об/мин
Напряжение - 380 В
Номинальный ток статора -18,3 А
Пусковой ток - 95 А
Максимальный момент - 145 Н*м cos 9 - 0.84
Опыт расчёта и построения механических характеристик этих двигателей показывает, что наиболее точный результат в области рабочих скольжений дает упрощенная формула Клосса.
где M к = M max = 145 - критический или максимальный момент двигателя, Н м;
0,06- номинальное скольжение;
1500- частота вращения поля статора, об/мин;
3- кратность максимального момента;
47,7 Н*м - номинальный момент, Н м;
Критическое скольжение.
n к = n 0 *(1- S k )=1500*(1-0,34)=990- частота вращения при критическом скольжении
Механическая характеристика асинхронного двигателя.
Проверка выбранного электрод вигателя для якорных механизмов
Проверка на нагрев
Проверка на нагрев электродвигателей якорного механизма проводится при работе привода в двух режимах: съемке с якоря при стоянке на расчетной глубине и подъеме одного якоря; одновременному подъему двух якорей с половины глубины якорной стоянки. Оба режима осуществляются при работе двигателей постоянного тока на естественной характеристике, асинхронных двигателей - на основных обмотках.
Съемка с якоря при стоянке на расчетной глубине.
По значениям моментов М 1 , М 2 , М 3 , М 4 определяются соответствующие значения частоты вращения n 1 , n 2 , n 3 , n 4 , и тока I 1 , I 2 , I 3 , I 4 .
n 1 = 87 0 об/мин
n 2 = 850 об/мин
n 3 = 900 об/мин
n 4 = 930 об/мин
к= = = 0,32 ;
I A 1 = M 1 *к= 34,7 * 0,32 = 11,1 А
I A 2 = M 2 *к= 46,7 *0,32= 14,9 А
I A 3 = M 3 *к=26*0,32=8,32А
I A 4 = M 4 *к=10,3*0,32= 3,2 А
I р = I н * sin ? =18,3* sin 33=9, 9А
I 1 = = = 14, 8A
I 2 = = =17, 8 A
I 3 = = =12, 9 A
I 4 = = = 10,4 A
Рассчитывается время выбирания цепи на отдельных стадиях.
На первой стадии при постоянстве момента М 1 частота вращения n 1 постоянна и время работы, мин
t 1 = = 8,8 мин
На второй стадии момент возрастает линейно от значения М 1 до М 2 , а частота вращения уменьшается от n 1 до n 2 . Средняя частота вращения, об/мин
n 12 = =860 об/мин
Время работы электродвигателя на второй стадии, мин
t 2 = = 9,3 мин
Время отрыва якоря от грунта и характер изменения момента при этом определить достаточно трудно: практически двигатель может остановиться. Поэтому, при расчете на нагрев двигателей якорных и якорно-швартовных механизмов значения момента и тока на 3-ей стадии принимаются равными пусковым значениям, а время стадии - 0,5 мин. На четвёртой стадии момент меняется от значения М 3 до М 4 , частота вращения увеличивается от n 3 до n 4 .
Среднее значение частоты вращения, об/мин.
n 34 = 915 об/мин
время работы электродвигателя, мин
t 4 = =11 мин
Общее время работы электродвигателя при съемке с якоря, мин,
T = 8,8 + 9,3 +0,5+ 11 = 29,6 мин
Диаграмма I = f(t) при съеме судна с якоря.
Эквивалентный ток двигателя при работе по съемке судна с якоря, А
Для речных судов время съемки с якоря не превышает 15 - 20 минут. Согласно отраслевых требований электропривод должен обеспечить последовательно два подъема якоря с расчетной глубины якорной стоянки, при этом стоянка под током в течении 30 с учитывается только один раз. Эквивалентный ток двигателя при последовательной двукратной съемке с якоря, А
Мощность двигателя для якорных и якорно-швартовных механизмов выбирается по 30 минутному режиму работы, поэтому эквивалентный ток необходимо привести к 30 минутному режиму, если время работы при последовательной двукратной съемке с якоря будет больше или меньше 30 минут.
T экв =2*8,8+2*9,3+0,5+2*11= 58.7мин
I экв 30 =16,6* =18,1
Двигатель проходит проверку на нагрев при работе по съемке судна с якоря, если выполняется условие
Подъем двух якорей с половины расчетной глубины якорной стоянки.
По значения моментов М 5 и М 6 (рис 5.6) определяют соответствующие значения частоты вращения n 5 и n 6 и значения токов I 5 и I 6 .
N 5 =780 об/мин
n 6 =910 об/мин
I A 5 = M 5 *к=60,5*0,32=19.3А
I A 6 = M 6 *к=20,7*0,32=6,6А
I 5 = = =21,6 А
I 6 = = = 11,8 А
n 34 = 845 об/мин
время работы в режиме одновременного подъема двух якорей, мин.
t 56 = = 15,6 мин
Диаграмма I = f(t 5) при одновременном подъеме двух якорей.
Эквивалентный ток при одновременном подъеме двух якорей, А
Электродвигатель проходит проверку на нагрев, если выполняется условие
I ном30 =16,9* = 12,1 А
где I ном - номинальный ток электродвигателя в 30-минутном режиме работы, А
Схе ма управления электродвигателем
Выбираем схему кулачковых контроллеров с тиристорными коммутаторами для управления двухскоростного электродвигателя:
Работа схемы:
При переводе маховичка контроллера в рабочее положение (1,2 или 3) сначала замыкаются без тока реверсивные контакты Q3, Q4 или Q5, Q6 (на положении 1) и контакты Q9, Q10 или Q11, Q12 (на положении 2 или 3). Промежуточные положения П являются нефиксированными.
Включение электродвигателя тиристорными коммутаторами ТК происходит только после замыкания контактов S1 и S2. При переводе маховика контроллера в нулевое положение, наоборот, первыми размыкаются контакты S1 и S2, в результате чего тиристоры блока ТК закрываются. Контакты скорости Q9, Q10, а также реверсивные контакты контроллера размыкаются уже при отсутствии тока в цепи. Состояние тиристоров силового блока контролируется реле KV (блок K), контакты которого включены в управляющие цепи тиристорного коммутатора тормоза YB. Силовой тиристорный блок ТК, блок тормоза ТК, а также блоки контроля К и защиты от перенапряжения ЗП размещаются в отдельном шкафу контроллера.
Блок ЗП предназначен для защиты тиристоров силового блока и блока тормоза от кратковременных, но значительных перенапряжений, которые могут возникать в сети, питающий данный привод. Принцип действия защиты основан на том, что конденсатор, включенный на выходе выпрямительного моста, представляет малое сопротивление для импульсов переменного тока.
Выбор аппаратов управления.
Выбираем:1) тиристорный коммутатор сериии ТК-0,4-150:
Номинальное напряжение - 380в
Пусковой ток - 150А
2)Автоматический выключатель серии ВА 57-31
Номинальнай ток - 25А
3)Тепловое реле марки РТЛ-1022 18-25А
Литература
1. Шмаков М.Г. Климов А.С. Якорные и швартовные устройства. - Л.: Судостроение, 1964. - 415с.
2. Чиняев И.А. Судовые вспомогательные механизмы. - М.: Транспорт, 1989. - 294с.
3. Судовые электроустановки и их автоматизация. /К.Т. Витюк, П.И. Гриценко, П.К. Коробов, В.В. Тихонов/ 2-е изд. - М.: Транспорт, 1986. - 448 с.
4. Бабаев А.М. Ягодкин В.Я. Автоматизированные судовые приводы. - М.: Транспорт, 1986. - 448 с.
5. Головин Ю.К. Судовые электрические приводы. - М.: Транспорт, 1991. - 327 с.
6. Российский речной Регистр. Правила (в 3-х т.). Т.1.- М: Марин инжиниринг сервис, 1995. - 329 с.
7. Российский речной Регистр. Правила (в 3-х т.). Т.2.- М: Марин инжиниринг сервис, 1995. - 432 с.
8. Сыромятников И.А. Режимы работы асинхронных и синхронных электродвигателей. - М.: Госэнергоиздат, 1963. - 528 с.
9. Яуре А.Г. Покрасс И.И. Белый В.А. Электроприводы палубных механизмов. - Л.: Судостроение, 1967. - 314 с.
10. Чиликин М.Г. Сандлер А.С. Общий курс электропривода. - М.: Энергоиздат, 1981 - 576 с.
11. Судовые электроприводы. Справочник /А.П. Богословский, Е.М. Певзнер, И.Р. Фрейдзон, А.Г. Яуре/. Т1 - Л.: Судостроение, 1983. - 352с.
12. Судовые электроприводы. Справочник /А.П. Богословский, Е.М. Певзнер, И.Р. Фрейдзон, А.Г. Яуре/. Т2 - Л.: Судостроение 1983. - 384с.
13. Справочник судового электротехника /Китаенко Г.И./. (в 3-х т) т1 - Л.: Судостроение, 1980. - 528 с.
Подобные документы
Определение массового водоизмещения проектируемого буксирного судна; его главных размеров, коэффициентов полноты водоизмещения, конструктивной ватерлинии и мидель-шпангоута. Уточнение величины осадки. Проверка выполнения требований Речного Регистра.
контрольная работа , добавлен 15.09.2012
Судна, в которых применяется продольная система набора. Оценка плавучести судна и особенности нормирования этого качества. Регламентирование грузовой марки. Назначение якорного устройства, его составные части и расположение. Движители быстроходных судов.
контрольная работа , добавлен 17.05.2013
Вероятность опрокидывания судна. Расчётная ситуация "Критерий погоды" в Требованиях Российского Морского Регистра судоходства. Определение опрокидывающего момента и вероятности выживания судна. Требования к посадке и остойчивости повреждённого судна.
презентация , добавлен 16.04.2011
Определение длины якорной цепи, необходимой для удержания судна на якоре и силы ее наибольшего натяжения у клюза; радиуса окружности, которую будет описывать корма; сил ветра и течения, действующих на сухогруз. Сумма действующих на судно внешних сил.
лабораторная работа , добавлен 19.03.2015
Подготовка судна к сдаточным испытаниям. Швартовные испытания, проверка качества постройки судна, монтажа и регулировки оборудования. Ходовые испытания и сдача судна. Ревизия главных и вспомогательных механизмов и устройств. Контрольный выход судна.
реферат , добавлен 09.07.2009
Расчет продолжительности рейса судна. Судовые запасы на рейс: топливо, смазочное масло, пресная вода и продовольствие для нужд экипажа. Размещение запасов. Таблица вместимости грузовых танков. Построение диаграмм статической и динамической остойчивости.
курсовая работа , добавлен 31.10.2012
Определение инерционных характеристик судна. Выбор его курса, скорости хода в штормовых условиях. Расчет ледопроходимости корабля при движении в ледовом канале. Построение диаграмм статической и динамической остойчивости. Определение веса палубного груза.
курсовая работа , добавлен 05.01.2015
Действия капитана при постановки судна на якорь. Подход к месту якорной стоянки и маневрирование при отдаче якоря при наличии ветра и течения. Маневрирование при развороте судна в узкости. Перетяжка судов вдоль причала. Перешвартовка к другому причалу.
реферат , добавлен 02.10.2008
Общие характеристики судна-прототипа, его вспомогательных механизмов, систем и устройств. Выбор рулевой машины, якорно-швартовного, спасательного, буксирного устройства. Оборудование и механизмы общесудовых и специальных систем. Расчет якорного брашпиля.
курсовая работа , добавлен 19.04.2013
Схема плавания судна при отрицательных температурах. Оценка опасностей и возможных аварийных случаев на предмет частоты возникновения и серьёзности последствий. Ответные меры, направленные на их устранение. Определение степени риска морских операций.
Выполнение якорных операций в сложных навигационных условиях на крупных судах, особенно смешанного «река-море» плавания, является трудоёмкой, а нередко и опасной работой команды судна. Поэтому согласно требованиям Правил Речного Регистра на всех грузовых судах длиной более 60 м должна быть предусмотрена дистанционная отдача правого носового якоря с поста управления судном с помощью одного органа управления. На толкачах с поста управления судном должна осуществляться дистанционная отдача правого носового и кормового якорей. В ходовой рубке таких судов требуется установка приборов, указывающих длину вытравленной части цепи якорей. Система дистанционной отдачи якорей должна обеспечивать возможность остановки якорной цепи при любой вытравленной её длине. Продолжительность отдачи якоря не должна превышать 15 с после включения устройства дистанционной отдачи якоря.
В устройствах дистанционной отдачи якоря в основном используются электропневмогидравлические и элекгрогидравлические системы. Одна из таких систем представлена на рисунке 2.6. В состав устройства входит силовой гидроцилиндр 22 с пружиной 23, приводимый в действие электропневмогидравлической системой с панели дистанционного управления ПДУ В ходовом режиме тормозной барабан 20 якорного шпиля зажат ленточным тормозом 19 с помощью ручного валикового привода 17 и червячной передачи 24. Один конец ленты с гайкой 18 жёстко связан с корпусом шпиля, другой - с подвижным гидроцилиндром 22. Усилие зажатия ленточного тормоза определяется степенью первоначального сжатия силовой пружины 23 ручным приводом. При вращении валика 17 резьбовой шток
жёстко соединённый с червячным колесом, будет вворачиваться в гайку 18, стягивая тормозную ленту.
Рисунок 2.6 - Схема автоматизации управления якорным шпилем
Рассматриваемая система позволяет производить аварийную и автоматизированную дистанционную отдачу якоря. В первом случае на ПДУ нажимается кнопка 11 аварийной отдачи якоря, и якорная цепь вытравливается до тех пор, пока утоплена кнопка. Во втором случае переключателем 12 устанавливается требуемая длина вытравливаемой части якорной цепи, а затем нажимается кнопка 13 автоматической отдачи якоря.
Длина вытравленной цепи контролируется по свечению лампы 15 и шкале указателя 14. Лампа загорается при нажатии любой из кнопок и гаснет после того, как якорь опустился ниже клюза на 2 м. После этого загорается лампа 16, что указывает на готовность отдачи якоря. Лампы управляются с помощью микровыключателей 31, приводимых в действие кулачком 30, который поворачивается через редуктор Р, передачу 32 от грузового вала шпиля. От этой же передачи вращается якорь сельсин-датчика СД, подающего электрический сигнал на указатель длины вытравленной цепи. В автоматическом режиме по сигналу от СД подаётся управляющий импульс на торможение барабана шпиля при достижении установленной ранее длины вытравленной цепи.
Система управления работает одинаково при любом режиме отдачи якоря. При нажатии кнопки 13 автоматической отдачи якоря получает питание катушка соленоида 6, якорь которой перемещает золотник 5 вниз, преодолевая действие пружины. Вследствие этого воздух из напорной магистрали через редукционный клапан 2, сепаратор 4 и золотник 5 подаётся на золотник 3, который давлением управляющего воздуха смещается влево, преодолевая действие возвратной пружины и открывая путь сжатому воздуху в пневмогидравлический дифференциальный цилиндр 7.
Под давлением воздуха поршень в дифференциальном цилиндре перемещается и вытесняет масло из нижней полости с давлением обратно пропорциональным соотношению площадей цилиндров. Масло через невозвратный клапан 8 подаётся в гидроцилиндр 22, который, преодолевая действие силовой пружины 23, перемещается относительно поршня, ослабляет ленточный тормоз, растормаживая барабан 20. Под действием силы тяжести якоря барабан начинает вращаться, а якорная цепь - вытравливаться.
От барабана шпиля 20 через вал приводится в действие шестерённый насос 25, являющийся чувствительным элементом отрицательной жесткой гидравлической обратной связи. Масло этим насосом через невозвратный клапан 26 подаётся в верхнюю полость гидроцилиндра 22 и к регулирующему клапану 27. Давление, создаваемое насосом, определяется частотой вращения барабана 20 и соответственно сила, действующая на поршень и гидроцилиндр. Эта сила, складываясь с силой действия пружины, перемещает цилиндр вверх и притормаживает барабан, уменьшая скорость отдачи якоря. Из нижней полости гидроцилиндра масло вытесняется, запирает невозвратный клапан 8 и перетекает в дифференциальный цилиндр 7 через регулирующий клапан 9. Плавность рассматриваемого процесса определяется степенью открытия регулирующего клапана 9, а также давлением масла, создаваемого насосом 25. Это давление, в свою очередь, регулируется проходным сечением регулирующего клапана 27. Система настраивается на скорость отдачи якоря 2,3 м/с, что должно соответствовать давлению масла 12-15 МПа. При превышении максимального давления масло через предохранительный клапан 28 перепускается во всасывающую магистраль насоса. Фильтр 29 служит для очистки от механических примесей масла, идущего на рециркуляцию от насоса 25 и верхней полости гидроцилиндра
22.
При достижении заданной длины вытравленной цепи по сигналу от СД из ПДУ подаётся команда на отключение питания соленоида 6. Золотники
и 5 под действием возвратных пружин вернутся в первоначальное положение, и воздух из верхней полости дифференциального цилиндра 7 стравится в атмосферу. Давлением масла в верхней полости и силой действия пружины гидроцилиндр 22 переместится и окончательно затормозит барабан 20. Масло из нижней полости гидроцилиндра через регулирующий клапан 9 перетечёт под поршень дифференциального цилиндра 7, поставив его в исходное положение.
Приведённая схема автоматизации якорного механизма полностью не устраняет применение ручных операций. Для их исключения необходимо автоматизировать процесс отдачи и затяжки винтового стопора якорной цепи.
Для упрощения и ускорения швартовных операций на крупнотоннажных морских судах получили применение автоматические швартовные лебёдки, которые обеспечивают не только подтягивание судна, но и удержание его с постоянным заданным натяжением швартовного троса. Автоматическое управление лебёдкой обеспечивает выбирание троса и вытравливание его. Это особенно важно в процессах погрузки-выгрузки, связанных со значительным изменением осадки судна.
При автоматическом управлении лебёдка должна: травить швартов при увеличении усилия выше заданного верхнего предела; удерживать швартов при уменьшении нагрузки ниже заданного нижнего предела; удерживать швартов при нагрузках, не превосходящих суммарный предел натяжения каната. Длина стравливаемого каната (при увеличении нагрузки) ограничивается некоторыми пределами, которые можно задавать при включении лебёдки на автоматическую работу. Последнее вызвано необходимостью предотвратить самопроизвольный отход судна от причала, который возможен, например, при внезапном увеличении ветра.
По принципу автоматического устройства лебёдки подразделяются на два типа: со взвешивающим устройством и работающие по принципу уравнивания моментов, возникающих со стороны швартовного троса и приводного двигателя. Устройства второго типа применяются с приводными паровыми машинами. Устройства первого типа аналогичны устройствам автоматических буксирных лебёдок, рассматриваемых в следующей теме.
На судах внутреннего и смешанного плавания автоматические швартовные лебёдки широкого применения не получили.
Тема 2.4 Автоматизация рулевых устройств
Для облегчения труда вахтенных рулевых на судах озёрного и смешанного «река- море» плавания применяются авторулевые, использование которых началось с 1950-х годов. Все авторулевые по основной выполняемой функции можно разделить на две группы. К первой относятся авторулевые, обеспечивающие прямолинейное движение судна по заданному курсу. Его изменение осуществляется вручную вахтенным начальником путём задания нового курса. Режим работы авторулевого в этом случае называется «следящим». Вторая группа включает авторулевые, которые обеспечивают перемещение судна из одного пункта в другой по заданной программе, которая вводится вахтенным начальником. Режим работы авторулевого называют «программным регулированием».
В процессе работы система автоматического регулирования подвергается внешним воздействиям:
а) возмущающим воздействиям f ( t ) (например, действие на корпус судна волн, ветра, течений);
б) управляющим воздействием ф (t ) (введение поправок по курсу
судна).
Управляющие воздействия задаются человеком (вахтенным начальником, рулевым) на вход системы, а возмущающие воздействия направлены к объекту регулирования (судну).
Для эффективного решения задач слежения (точная и быстрая реакция на управляющие воздействия) и регулирования (устранение влияния возмущающих воздействий) в современных авторулевых используется пропорционально- интегрально- дифференциалный (ПИД) закон управления
где в - угол поворота руля;
а - угол рассогласования (ошибка), равный а = а з -а и ; а з - заданный курс судна; а - истинный курс судна.
Введение производной при А 2 ^ 0 (сигнал, пропорциональный скорости отклонения судна от заданного курса) уменьшает колебания судна около установившегося значения (рыскание), время затухания переходных процессов и повышает чувствительность авторулевого.
Интегральная составляющая в законе управления при А 3 ^ 0 вводится для повышения точности удержания судна на заданном курсе при наличии
возмущающих воздействий, имеющих постоянную составляющую момента (ветер, разность частоты вращения гребных винтов и т. д.).
На судах применяются авторулевые различных типов. Авторулевые типа АТР и «Аист» предназначены для стабилизации судна на заданном курсе и устанавливаются на судах неограниченного района плавания. Авторулевой «Печора» предназначен для стабилизации судна на заданном курсе, изменения курса с заданной угловой скоростью; устанавливаются на судах внутреннего и смешанного плавания. Авторулевые обеспечивают разные режимы работы (виды управления). Например, авторулевой «Печора» выполняет семь видов управления: «Автомат», «Циркуляция», «Следящий», «Следящий синхронно», «Следящий раздельно», «Простой», «Ручной».
Рассмотрим упрощенную структурную схему авторулевого при виде управления «Автомат», представленную на рисунке 2.7. Чувствительным элементом системы является гирокомпас ГК. Он измеряет истинный курс
Рисунок 2.7 - Упрощенная структурная схема авторулевого
17
судна и через синхронную передачу передаёт угол поворота судна по курсу в авторулевой.
Сельсин-приёмник СП курса через необратимую передачу НП поворачивает вал механического дифференциала МД. На второй вал МД от штурвала подаётся заданное значение курса а з . На выходном третьем валу МД получается разность между заданным и истинным значением курса, т. е. угол а.
Выходной вал МД поворачивает датчик курса ДК, который вырабатывает сигнал, пропорциональный углу рассогласования судна по курсу
где a 1 - коэффициент передачи ДК.
Таким образом на входе У суммируются три сигнала
Этот сигнал подаётся на вход усилителя У Дифференцирующим ДУ и интегрирующим ИУ устройствами вырабатываются дополнительные сигналы соответственно пропорциональные скорости отклонения судна от заданного курса и интеграла от угла отклонения судна
Усилитель У, исполнительный двигатель ИД, рулевая машина РМ, датчик насоса ДН от ИД и рулевого датчика РД образуют следящий рулевой привод, который поворачивает руль судна на угол, пропорциональный суммарному входному сигналу U , поступающему на вход усилителя. В нём этот сигнал усиливается. Напряжение с У поступает на ИД, поворачивающий управляющий орган насоса РМ. При этом на вход У подаётся сигнал отрицательной обратной связи, вырабатываемый ДН. Этот сигнал вычитается из управляющего сигнала У Когда величина отрицательной обратной связи станет равной управляющему сигналу на входе У, разность напряжений станет равной нулю, а, следовательно, и напряжение, подаваемое на ИД, тоже станет равным нулю. Исполнительный двигатель ИД остановится, а управляющий орган насоса повернётся на определённый угол. Насос РМ в соответствии с положением управляющего органа приведёт в движение поршни силового цилиндра СЦ рулевой машины, которые будут поворачивать руль судна с определённой скоростью.
При повороте руля на вход усилителя подаётся сигнал отрицательной обратной связи, вырабатываемый рулевым датчиком РД. Он также вычитается
из управляющего сигнала усилителя. Поскольку в рассматриваемый момент разность сигналов на усилителе была равна нулю, то под действием сигнала от РД усилитель будет вырабатывать напряжение противоположной фазы, ИД будет вращаться в обратную сторону и перемещать управляющий орган насоса Н к нулевому положению, при этом сигнал обратной связи датчика насоса ДН будет соответственно уменьшаться. Когда управляющий орган Н вернётся в нулевое положение, РМ прекратит движение, руль остановится в определённом положении, сигнал ДН будет равен нулю, сигнал РД станет равным по величине управляющему напряжению и противоположен по знаку. Разность сигналов на входе У опять будет равна нулю. При этом положение руля определяется величиной поступившего управляющего сигнала и коэффициента передачи КОС (коэффициента обратной связи) датчика РД обратной связи по рулю. КОС - это отношение величины угла отклонения судна от заданного курса к величине угла перекладки руля при отключённом сигнале производной, т. е. КОС равен а/в. Чем меньше КОС, тем на больший угол необходимо повернуть руль, чтобы выработать напряжение обратной связи, равное управляющему напряжению, то есть наблюдается обратно пропорциональная зависимость. Опытные данные показывают, что при уменьшении КОС судно быстрее отрабатывает заданное значение поправки к курсу, но при этом увеличивается перерегулирование и число колебаний судна. Настройка системы управления осуществляется при испытании на стендах и в эксплуатационных условиях.
0Для надежной стоянки на якоре, у причалов и других плавучих и береговых сооружений суда оборудуют якорными и швартовными механизмами. Обычно операции по подтягиванию швартовного каната, отдаче якоря, отрыву от грунта, подъему и уборке якоря в клюз выполняют на судах одним механизмом, снабженным звездочкой для якорной цепи и швартовным барабаном для швартовов (стальных, пеньковых, капроновых и других канатов).
Якорно-швартовные механизмы, выполняющие такие операции, подразделяют на шпили и брашпили. Первые имеют вертикальную ось вращения тяговых органов, вторые - горизонтальную. У шпиля - одна звездочка и один швартовный барабан (если шпиль звездочки не имеет, его называют швартовным). У брашпиля обычно две звездочки и два швартовных барабана. Шпили и брашпили, входящие в состав якорных и швартовных устройств, подразделяют на малые (с цепями калибров до 28 мм и тяговым усилием до 15 кН), средние (с цепями калибров 29-46 мм и тяговым усилием 16-50 кН) и крупные (с цепями калибров более 46 мм и тяговым усилием более 50 кН).
По роду используемой энергии якорно-швартовные механизмы могут быть ручными, электрическими и гидравлическими. Ручные шпили и брашпили применяют в основном на несамоходных судах с якорями массой до 400 кг и калибром якорных цепей до 19 мм. Наиболее распространенным приводом якорно-швартовных механизмов является электрический, небольшая часть судов эксплуатируется с паровыми шпилями и брашпилями, в последнее время внедряется и гидравлический привод.
На вал электродвигателей якорношвартовных механизмов устанавливают тормоз, предназначенный для удерживания тяговых органов от вращения под нагрузкой, превышающей на 50% номинальную. Мощность шпилей (брашпилей) по правилам Речного Регистра РСФСР должна быть достаточной для подтягивания судна к якорю, отрыва и подъема якоря со скоростью не менее 0,12 м/с при номинальном тяговом усилии на звездочке. Шпили должны выбирать канаты при номинальном тяговом усилии с установленной скоростью (не более 0,3 м/с) и при необходимости создавать двухкратное усилие на швартовном барабане в течение 15 с.
Устройство шпилей
Большинство судов имеют два становых якоря в носовой части и стоп-анкер (меньший по массе якорь) в кормовой части. Поэтому в носовой части судна устанавливают, как правило, брашпиль с двумя звездочками и швартовными барабанами, а в кормовой части - якорно-швартовный шпиль. Исключение составляют суда катамаранного типа, у которых в носовой части каждого корпуса смонтированы шпили. На буксирах-толкачах для выполнения якорно-швартовных операций иногда используют буксирные лебедки. На судах небольшой мощности устанавливают, как правило, один носовой якорношвартовный шпиль.
Механизм шпиля обычно имеет две части: верхнюю, состоящую из швартовного барабана 1 (рис. 132, а) со звездочкой, и нижнюю, включающую электродвигатель 3 и редуктор 2. По расположению привода шпили могут быть двухпалубные (рис. 132,а) и однопалубные (рис. 132,6, в). У двухпалубных шпилей электродвигатель с редуктором смонтированы на нижней палубе, а швартовный барабан - на верхней. Электрические однопалубные шпили могут иметь надпалубное
(см. рис. 132,6) или подпалубное (см. рис. 132,в) расположение электродвигателя. При подпалубном расположении электродвигателя 2 обслуживают привод через вырез в палубе или люки фундамента шпиля, снабженные водонепроницаемыми крышками.
Рис. 132. Схемы расположения шпилей
На современных судах чаще всего устанавливают однопалубные шпили с надпалубным расположением электродвигателя 2 и редуктора 3.
В настоящее время в качестве ручных широкое применение получили судовые шпили с рукояточным приводом семи типоразмеров ШР1 - ШР7 с номинальными тяговыми усилиями на турачке (барабане) до 7 кН и на звездочке до 6,5 кН: ШР1 и ШР2 - швартовные с барабаном без звездочки; ШРЗ - ШР5 - якорно-швартовные с барабаном и звездочкой, отлитым за одно целое; ШР6 - ШР7 - якорношвартовные, оборудованные колодочным тормозом и раздельно отлитыми барабаном и якорной звездочкой.
Швартовный барабан 7 (рис. 133), отлитый заодно со звездочкой 9, у ручных шпилей вращается на втулках 5 и 8 вокруг оси-баллера 6, жестко закрепленного в фундаментной раме 11. В головке (верхней части) шпиля на двух опорах смонтирован горизонтальный вал 1, проходящий через отверстие в баллере. На концах горизонтального вала закреплены конические шестерни 2 и съемная рукоятка 4. Вращение горизонтального вала передается ведомой шестерне 5, соединенной с верхней торцовой поверхностью швартовного барабана 7. К нижней части звездочки на пальцах шарнирно прикреплены собачки 10, перемещающиеся при вращении барабана по соответствующим храповым выступам, сделанным в фундаментной раме 11. Как только вращение рукоятки прекращается, собачки упираются в выступы на раме и стопорят барабан от обратного вращения.
Рис. 133. Ручной якорно-швартовный шпиль ШР4
При изменении направления вращения рукояток собачки перебрасываются в другую сторону.
Электрические якорно-швартовные шпили изготавливают с запасным ручным приводом, если они предназначены для работы с якорными цепями калибром до 28 мм (в морских условиях) и до 34 мм (в речных условиях). В последнее время в связи с возрастанием мощности энергетических установок судов устанавливают якорношвартовные шпили, как правило, без запасного привода.
Схема одного из таких электрических шпилей показана на рис. 134. Турачка (швартовный барабан) 5 и якорная звездочка 2 шпиля посажены свободно на неподвижную втулку 9, внутри которой от электродвигателя через редуктор 11 (червячную, червячно-цилиндрическую или червячно-планетарную передачу) может вращаться пустотелый вал (баллер) 4. Соединены они кулачковой муфтой 3 с помощью маховика 7, при вращении винта 6 которого можно поднимать и опускать турачку. Якорная звездочка имеет шкив 10 для ленточного тормоза.
Рис. 134. Электрический шпиль
Скоба 1 выполняет роль отбойника якорной цепи.
При включении электродвигателя через редуктор 11 получает вращение пустотелый баллер 4, соединенный зубчатой муфтой 8 с турачкой 5. Для выполнения швартовных операций вращением маховика 7 поднимают турачку и выводят ее из сцепления с кулачковой муфтой 3 звездочки 2. Последняя при этом стопорится от вращения ленточным тормозом. Якорные операции производят при работающем электродвигателе и выключенном тормозе, когда турачка опущена с помощью маховика 7 вниз до сцепления с кулачковой муфтой 3.
Устройство брашпилей
За последние годы конструкции брашпилей претерпели значительные изменения. В связи с увеличением мощности энергетических установок судов электрические брашпили изготовляют, как правило, без запасного ручного привода. Брашпиль, схема которого показана на рис. 135,а, состоит из следующих элементов: кулачкового контроллера для пуска и остановки электродвигателя; редуктора, передающего вращение якорным звездочкам и турачкам; рычагов и маховиков управления соответствующими муфтами и ленточными тормозными устройствами.
Рис. 135. Электрический брашпиль
При включении электропривода брашпиля через редуктор (рис. 135,6), состоящий из червячной 17, 16 и цилиндрической 18, 11 силовых передач, получает вращение грузовой вал 7. На его концах жестко закреплены швартовные турачки 6 и 15. Цепные звездочки 9 и 13, отлитые заодно со шкивами ленточных тормозов 8 и 14, посажены на валу свободно. Ступицы звездочек имеют кулачки, входящие в зацепление с муфтами 10 и 12, посаженными на шлицы грузового вала.
Швартовные операции производят при застопоренных тормозах и выключенных муфтах. Якоря поднимаются при включенной муфте 10 или 12 и выключенном ленточном тормозе на шкиве соответствующей звездочки. Одновременно разрешается поднимать два якоря только после поочередного отрыва их от грунта. В клюз 3 якоря втягиваются отдельно. Для отдачи якоря выключают ленточные тормоза и муфты. Звездочки под действием масс якоря и цепи при этом свободно вращаются на грузовом валу. Скорость якорной цепи регулируют ослаблением или натяжением тормозной ленты. Якорная цепь, сходящая со звездочки, хранится под палубой в цепном ящике 4, к которому она прикреплена жвака-галсом 5. Между брашпилем 1 и якорным клюзом 3, в котором подвешивают якорь, установлен стопор 2, предназначенный для крепления якорной цепи при выполнении швартовных операций, ремонтных работ и т. д.
Средства автоматизации якорных устройств. В соответствии с требованиями Речного Регистра РСФСР грузовые суда (длиной более 60 м) и толкачи оборудуют устройствами для отдачи якорей с поста управления судном, для подъема якорей - с местного поста. На речных судах широкое применение получили электромеханические и электрогидравлические средства дистанционного управления якорными механизмами. Электромеханические ДУ имеют два электродвигателя, один из которых предназначен для стопора якорной цепи, другой - для ленточного тормоза звездочки. Электрическая схема ДУ включается в работу переключателем режимов при установке его в положение «Торможение и дистанционная отдача». При нажатии кнопки управления пускается электродвигатель ленточного тормоза- лента начинает растормаживаться. Одновременно вступает в действие и электродвигатель отдачи стопора. К моменту отдачи стопора якорной цепи завершается и растормаживание ленты. Якорная цепь освобождается и происходит отдача якоря. При отпускании кнопки управления электродвигатель ленточного тормоза включается для затягивания ленты и отдача якоря прекращается. По мере натяжения ленты возрастает сопротивление на грузовом валу брашпиля, срабатывает муфта предельного момента, подача питания в схему прекращается и электродвигатель ленточного тормоза останавливается.
Рис. 136. Схема дистанционного управлений брашпилем
Рис. 137. Указатель длины вытравленной цепи
С помощью электрогидравлического ДУ, например брашпиля БЗР, осуществляется дистанционная отдача со свободным травлением и последующей остановкой травления якорной цепи на любом участке, местный контроль длины обеих якорных цепей, вытравленных за борт, и дистанционный контроль длины правой якорной цепи.
Схема ДУ брашпилем показана на рис. 136. При нажатии кнопки «Пуск» на пульте дистанционной отдачи якоря пускается электроприводной лопастной насос 14, и масло давлением 3,5 МПа через обратный клапан 9 поступает в верхнюю полость гидроцилиндра 5. Золотник 11, смещаясь вниз, перекрывает сливной канал, сообщающий нагнетательную магистраль 8 с масляным баком 12. Давление в верхней полости гидроцилиндра возрастает, поршень преодолевает сопротивление пружины 6 и перемещает толкатель 7. Рычаг 10 поворачивается по часовой стрелке и через тягу 2 растормаживает ленточный тормоз 1. Травление якорной цепи происходит до тех пор, пока нажата кнопка «Пуск». При этом избыток масла из нагнетательной магистрали сбрасывается в масляный бак через перепускной клапан 13. С отпусканием кнопки «Пуск» насос останавливается и давление в магистрали 8 падает. Золотник 11, смещаясь вверх, открывает сливной канал, сообщающий верхнюю полость гидроцилиндра 5 с масляным баком 12. Толкатель 7 под действием пружины поворачивает рычаг 10 против часовой стрелки и затягивает ленточный тормоз 1. Отдача якоря прекращается. Отдать ленточный тормоз 1 можно вручную вращением маховика 3 с винтом 4.
Момент отжатия кнопки «Пуск» контролируют визуально по механическому указателю длины вытравленной цепи, смонтированному на пульте дистанционной отдачи якоря. Механические указатели, выполненные в виде отдельных узлов, устанавливают в крышке редуктора брашпиля. При отдаче якоря цепь вращает звездочку 5, (рис. 137). Последняя через прямозубые и червячную передачи 2, 1 и 4 поворачивает на соответствующий угол лимб (диск) 3 относительно неподвижной стрелки. На лимбе закреплена шкала, градуированная в метрах соответственно передаточному отношению и расчетному диаметру звездочки. С заходом якоря в клюз звездочка, вращаясь в обратную сторону, устанавливает лимб со шкалой в нулевое положение. Указатель правой звездочки дополнительно оборудован электрическим преобразователем для дистанционного дублирования показаний указателя длины.
Автоматические швартовные лебедки
Рис, 138. Автоматическая швартовная лебедка
В последнее время некоторые суда оборудуют автоматическими швартовными лебедками. Швартовку судов с помощью таких лебедок производят в режиме ручного управления, а на стоянке они удерживают суда на швартовах с постоянным натяжением каната. При снижении усилия (ослаблении каната) лебедка автоматически выбирает канат (наматывает его на барабан), а с увеличением натяжения швартовов сверх заданного усилия - травит канат (поворачивает барабан для удлинения швартова). Автоматические швартовные лебедки изготовляют с электрическими или гидравлическими приводами. Устанавливают лебедки на палубе в удобном для производства швартовных операций месте. Пост управления может быть расположен и на некотором расстоянии от лебедок.
Автоматическую швартовную лебедку с электрическим приводом (рис. 138) обычно оборудуют двухскоростным редуктором, который при пуске электродвигателя приводит во вращение шестерню 1 (рис. 138,а) и пустотелый вал 6 с шестерней 7 и шестерней планетарной передачи. Последняя, вращаясь в неподвижном корпусе 4, через шестерни-сателлиты 3 и корончатую шестерню 8 вращает грузовой вал 5. На грузовом валу лебедки смонтированы швартовные барабаны 2 и 10, причем первый жестко скреплен с грузовым валом, а второй соединен с ним с помощью кулачковой муфты 9. При включении муфты 9 электродвигатель через редуктор, шестерню 7 и корончатую шестерню 8 передает вращающий момент на барабан 10 лебедки. Усилие на швартовном канате через шестерни 8 и 3 воспринимается корпусом 4 планетарной передачи, который удерживается от проворачивания пружиной 11 (см. рис. 138,6) переключателя режимов.
Каждому усилию Р на швартовном канате лебедки соответствует определенное положение поршня 13 в цилиндре 12, т. е. натяжение пружины 11. При ослаблении или натяжении швартовного каната равновесие нарушается. Например, с уменьшением усилия Р (ослаблением каната) пружина 11, воздействуя на поршень 13, поворачивает рычаг 14, связанный с командоконтроллером, вправо и электродвигатель включается в режим выбирания каната. При увеличении натяжения каната (возрастанием усилия Р) пружина 11 сжимается, рычаг 14 поворачивается влево и электродвигатель включается в режим травления каната. Когда усилие в швартовном канате и натяжение пружины переключателя режимов работы лебедки достигнут заданного значения, рычаг 14 разомкнет цепь управления электродвигателя. Вращающий момент на швартовном барабане в этом случае будет уравновешен моментом сопротивления на корпусе планетарной передачи лрбедки.
Гидравлические швартовные лебедки компонуют с приводным аксиально или радиально-поршневым насосом и реверсивным гидродвигателем. Смонтированный на валу лебедки гидродвигатель по конструкции аналогичен насосу. Разница заключается в том, что при вращении вала насоса в разные стороны в трубопроводах системы изменяется направление движения жидкости, а гидродвигатель, наоборот, с изменением направления жидкости в магистрали изменяет направление вращения барабана лебедки. Автоматический переключатель режимов в гидравлических лебедках управляет перепускным клапаном. С увеличением натяжения каната клапан перепускает все масло во всасывающий трубопровод и гидродвигатель работает в режиме насоса. При ослаблении натяжения каната, наоборот, перепускной клапан закрывается, давление в нагнетательной полости гидродвигателя возрастает и швартовный барабан поворачивается в направлении подтягивания каната.
Правила обслуживания
В соответствии с Правилами технической эксплуатации якорно-швартовные механизмы должны: «страгиваться» из любого положения; обеспечивать плавное торможение якорных звездочек; не допускать самопроизвольной отдачи якоря и травление швартовов; развивать в течение 15 с усилие в якорной цепи (швартовном канате) на 50% больше номинального.
Эксплуатация якорно-швартовных механизмов имеет такие особенности: кратковременность и периодичность действия, применение цепей и канатов. Поэтому от судового экипажа требуется строгое соблюдение последовательности выполнения всех производственных операций и правил безопасности при пуске якорно-швартов
ных механизмов, их обслуживании во время действия и остановки, а также при различных ремонтных работах.
При подготовке механизмов к пуску необходимо: выполнить их наружный осмотр; убедиться в отсутствии посторонних предметов на движущихся частях и в надежности крепления сопряженных деталей; установить наличие масла в баке насосного агрегата дистанционного привода отдачи якоря, в корпусе редуктора, подшипниках и других трущихся деталях; проверить опробованием исправность действия приводов ленточных тормозов и кулачковых муфт.
Все якорно-швартовные операции выполняют только по команде вахтенного начальника и под его руководством.
Запрещается эксплуатация механизмов при уменьшении диаметра отдельных звеньев цепи на 20% (на судах класса «М - СП» - на 10%). Число разорванных проволок у стальных швартовных канатов не должно превышать 20% общего их количества на длине, равной шести диаметрам.
Перед выполнением якорно-швартовных операций следует опробовать механизмы вхолостую и, только установив их исправность, приступать к работе. Маховик контроллера переставляют в положение «Пуск» только после переключения соответствующих органов управления (муфт, тормозов, палубных стопоров) в рабочее положение.
Во время работы механизмов следует периодически проверять температуру подшипников редуктора и корпуса электродвигателя, следить за наличием смазочного масла на трущихся поверхностях деталей, принимать все меры к тому, чтобы при движении деталей якорно-швартовных механизмов не наблюдалось стука и ненормального шума.
При выполнении якорно-швартовных операций запрещается: разъединять муфты включения звездочек, когда вращение баллера или грузового вала еще не прекратилось; дотрагиваться руками до расторможенной якорной цепи или поправлять якорь при втягивании его в клюз; открывать крышки контроллера, находящегося под напряжением; прикасаться к движущимся частям и стоять на линии движения якорной цепи или швартовного каната.
Для обеспечения исправного технического состояния механизмов, периодически (один-два раза в навигацию) производят их плановые ТО, во время которых проверяют крепление редуктора, электродвигателя, стоек и других деталей к фундаменту, вскрывают крышки смотровых окон редукторов и определяют состояние червячной и цилиндрической зубчатой пары, очищают трущиеся поверхности от загрязнения, песка и металлических опилок, устраняют все обнаруженные неисправности.
При плановых технических осмотрах разрешается разбирать механизмы только в объеме, необходимом для выполнения операций ТО.
Используемая литература: "Судовые энергетические установки" В.А. Сизых
Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера.
Замкнувшийся контакт К5 обеспечивает срабатывание контакторов направления KB и тормозного КТ, что снимает механическое торможение и подготавливает двигатель к работе. Через замыкающий контакт контактора КТ подается напряжение на цепи всех контакторов скорости.
Замыкание контакта К7 вызывает срабатывание контактора малой скорости КС1, который обеспечивает подключение к сети тихоходной (16-полюсной) обмотки статора. Замыкание контактов КС1 в цепях катушек реле РУ и РН предупреждает их обесточивание. Между контакторами направления KB и КН, а также контакторами скорости КС1КСЗ осуществляется электрическая блокировка от одновременного включения.
При переводе маховичка командоконтроллера во второе положение замыкается контакт К8, остаются замкнутыми контакты К5, К13, размыкается контакт К7. С размыканием контакта К7 теряет питание контактор КС1, который отключает тихоходную обмотку статора от сети. Замыкание контакта К8 приведет к срабатыванию контактора скорости КС2, подключающего к питающей сети обмотку средней скорости (8-полосную). Обесточивание катушки контактора КС1 вызывает размыкание его замыкающих контактов в цепи катушки реле РН (уже зашунтированного контактом КС2) и в цепи катушки реле РУ, которое, потеряв питание, обусловливает замыкание с выдержкой времени контакта РУ в цепи контактора КСЗ и размыкание РУ в цепи контактора КС2. Выдержка времени обеспечивает плавный перевод двигателя с малой скорости на большую при случайном резком переводе командоконтроллера в третье (крайнее) положение.
При переводе командоконтроллера в третье положение замыкается контакт К10, остается замкнутым контакт К5 и размыкаются контакты К8 и К13. Через замкнувшийся контакт К10, размыкающий РУ и замыкающий РП1
контакты получает питание контактор большой скорости КС3, после срабатывания которого напряжение сети подается на зажимы быстроходной обмотки статора (4-полюсной). Замыкающий блок контакт КСЗ сохраняет замкнутой цепь нулевого реле РН.
Командоконтроллер устроен так, что при переводе маховичка из одного положения в другое сначала замыкается цепь контактора большей скорости, а затем уже отключается контактор меньшей скорости. Благодаря этому обмотки двигателя остаются обесточенными только в течение времени срабатывания контактора (0,050,07с), вследствие чего почти постоянно сохраняется электромагнитный момент и не допускается наложение механического тормоза.
Для остановки двигателя маховичок командоконтроллера переводится в нулевое положение. При этом размыкаются контакты командоконтроллера, разрывая цепи питания катушек контакторов скорости, направления и тормозного.
Двигатель отключается от сети и затормаживается механическим тормозом.
Схемой предусмотрена защита от коротких замыканий и перегрузок, а также минимальная, нулевая и грузовая защиты двигателя.
Цепи главного тока защищаются от коротких замыканий автоматом на щите питания, а вспомогательные цепи предохранителями Пр1 и Пр2
Минимальную и нулевую защиты осуществляет нулевое реле РН, которое, срабатывая, обесточивает все цепи управления, вызывая тем самым остановку двигателя.
Защиту от перегрузок выполняют тепловые реле РТ1РТ5, контакты которых при срабатывании реле размыкают цепь нулевого реле РН. Повторный пуск производится из нулевого положения командоконтроллера после самовозврата тепловых реле в исходное положение. В экстренных случаях двигатель можно пустить, не ожидая остывания нагревательных элементов тепловых реле. Для этого необходимо вернуть маховичок в нулевое положение, замкнуть контакт ВУ2, переводя рукоятку выключателя цепей управления в нефиксированное второе положение. Тогда получает питание и срабатывает промежуточное реле РП2, шунтируя контакты тепловых реле РТ1РТ5 в цепи РН и контакт P Г в цепи РП1. Размыкающий контакт КС3 в цепи катушки РН не позволяет при этом двигателю включиться на большую скорость.
Грузовую защиту от перегрузок при работе на быстроходной обмотке осуществляет реле РГ, которое в результате срабатывания размыкает цепь катушки промежуточного реле РП1.
Потеряв питание, реле РП1 отключает контактор большой скорости КС3 и включает контактор средней скорости КС2. Двигатель переводится на работу со средней скоростью и сигнальная лампа ЛС гаснет. После спадания нагрузки перевод двигателя на большую скорость осуществляется возвратом маховичка командоконтроллера во второе положение, так как в третьем положении контакт К13 разомкнут.
Эксплуатация якорных и швартовных механизмов осуществляется в соответствии с ПТЭ инструкцией завода-изготовителя механизма и дополнительными указаниями службы судового хозяйства.
Перед выходом судна в рейс механик, за которым закреплены якорныеи швартовные механизмы, должен осмотреть и подготовить их к работе.
До выполнения якорных операций брашпиль должен, быть подготовлен и опробован на холостом ходу. При этом необходимо:
Проверить исправность брашпиля и отсутствие помех, мешающих движению его подвижных частей;
Смазать трущиеся поверхности, заправить масленки и тавотницы и проверить наличие масла в ваннах червячных передач;
Зажать ленточные тормоза и отсоединить цепные барабаны от машины брашпиля;
Проверить безотказность действия соединительных муфт;
Проверить надежность включения ручного привода брашпиля;
Проверить работу брашпиля, проворачивая его вал на несколько оборотов в одну и другую сторон
При наличии на судне брашпиля, работающего от электродвигателя, вахтенный механик должен проверить исправность не только механической, но и электрической его части. Ток на подстанцию, питающую электродвигатель брашпиля, включает электромеханик по, указанию с мостика.
Правила Регистра требуют, чтобы на судне имелись запасные части к брашпилю: вкладыши или подшипники червячного вала и тормозные ленты (по одному комплекту).
При отдаче якоря на глубину более 30 м необходимо стравить брашпилем не менее одной смычки цепи. При глубине более 40 м и в местах с каменистым грунтом брашпилем стравливают всю цепь.
При электрическом приводе брашпиля после подъема или отдачи якоря необходимо отключить питание электродвигателя.
При ежегодном возобновлении документов на право плавания якорное устройство предъявляется инспектору Регистра. Испытание якорных цепей производят раз в четыре года. Якорные цепи подлежат замене, если диаметр звена уменьшился на 10% или площадь его поперечного сечения уменьшилась на 20%. Выработка зубьев шестерен брашпиля не должна превышать 10% от первоначального размера, зазор между зубьями не должен превышать 3 мм. Износ зубьев шестерен привода шпиля допускается до 10% первоначального размера, гребней червяка - до 5%, суммарный зазор между зубьями не должен превышать 2 мм.
В связи с плаванием судов морского флота в различных широтах и изменением климатических условий необходимо обращать особое внимание на поддержание плотности и непроницаемости соединений систем гидравлических палубных механизмов, особенно на участках, проходящих через грузовые трюмы.
Швартовные операции с использованием автоматических швартовных лебедок производятся при ручном управлении лебедкой.
После пришвартовки судна управление лебедкой переключается на автоматическое. Эксплуатация автоматических швартовных лебедок должна производиться в строгом соответствии с заводской инструкцией и указаниями службы судового хозяйства.
Для этих лебедок величину регулируемого вытравливания каната необходимо назначать исходя из наибольшего ожидаемого изменения осадки судна при переходе от порожнего состояния к груженому или с учетом изменения уровня воды в шлюзах (для шлюзующихся судов). При эксплуатации якорно-швартовных механизмов необходимо выполнять также требования ПТЭ (33).
Диаметр каната определяется как
Диаметр грузового барабана определяется по опытной формуле, устанавливающей зависимость его диаметра троса, т.е.
Длина барабана между ребордами выбирают в зависимости от условий наматывания на него троса длиной от 40 до 70м
Число оборотов барабана в минуту
Число оборотов электродвигателя
i - общее передаточное число редуктора лебёдки, которое задаётся.
По значениям мощности N,h числа оборотов электродвигателя п д по справочным таблицам подбирают марку двигателя, который должен обеспечить работу лебёдки.
При переработке 1т груза расходуется:
В электрических лебёдках 0,75кВт х ч
В паровых лебёдках около 50 кг пара.
При расчёте буксирных лебёдок диаметр буксирного троса выбирают по характеристике буксируемого судна.
