2. Расположение сэу на судне
Положение энергетической установки относительно корпуса судна определяется рядом факторов, к которым можно отнести:
- назначение судна, его главные размерения, архитектура и общая компоновка;
- условия обеспечения необходимых мореходных качеств, аварийной непотопляемости и живучести;
- тип энергетической установки, ее габариты и масса;
- тип движителей и их количество, способ передачи к ним мощности;
- условия обеспечения обитаемости для экипажа и пассажиров судна.
Процесс проектирования расположения СЭУ включает в себя определение необходимых для ее размещения объемов и рациональную компоновку оборудования в пределах этих объемов. Поэтому уже при первых проработках нужно иметь данные о составе и технических характеристиках основных агрегатов СЭУ, количестве энергетических запасов, об организации оперативного и технического обслуживания установки. На ранних стадиях процессы проектирования СЭУ и ее расположение взаимосвязаны, и выбор типа установки во многих случаях определяется возможностью ее размещения в корпусе судна. Габариты и показатели массы пропульсивной установки и вспомогательного оборудования, в свою очередь, могут также оказать решающее влияние на местоположение СЭУ.
СЭУ располагается в одном или нескольких водонепроницаемых отсеках судна, что определяется в значительной мере общей компоновкой судна, его назначением и возможностью обеспечить требования живучести и удифферентовки. Число отсеков для размещения СЭУ по возможности должно выбираться минимальным при наименьшей общей протяженности их по длине. Этим обеспечивается минимальный объем занимаемых СЭУ помещений, сокращение массы установок (в основном за счет сокращения и упрощения коммуникаций), повышение ее надежности и существенное упрощение обслуживания.
Минимально необходимые размеры отсеков СЭУ по длине в основном определяются необходимостью размещения главных агрегатов пропульсивной установки и оборудования судовой электростанции. Наибольшая длина каждого отсека на морских судах обычно ограничена условием обеспечения аварийной непотопляемости. Ориентировочная длина помещений СЭУ, отнесенная к длине судна между перпендикулярами, составляет для транспортных судов от 12 до 18%, а для ледоколов и буксиров от 50 до 65%. Относительный объем отсеков СЭУ может быть равным 200...400 м3 на каждые 1000 кВт мощности главных двигателей.
На транспортных судах СЭУ занимает относительно небольшую часть объема корпуса, и ее обычно располагают в одном отсеке. Размещение в нескольких отсеках применяют, если невозможно обеспечить требуемую аварийную непотопляемость судна при размещении СЭУ в одном отсеке, а также при повышенных требованиях к живучести установки, вызывающих необходимость ее разделения на автономные группы.
Наибольшее распространение на морских судах получила одновальная СЭУ, размещаемая в одном отсеке, выше которого располагают надстройку с ЦПУ судном (ходовой рубкой), жилыми каютами экипажа, общественно-бытовыми и служебными помещениями. Такое расположение СЭУ обеспечивает возможность ее удобной компоновки в сравнительно ограниченном объеме.
Применение двух или многовальной (3...5 валов) СЭУ может быть обусловлено различными причинами, а именно:
- невозможностью обеспечить при одновальной установке достаточно высокий пропульсивный коэффициент из-за ограничений по диаметру гребного винта;
- необходимостью обеспечить повышенную маневренность судна;
- необходимостью обеспечить повышенную живучесть пропульсивной установки судна.
На транспортных судах встречаются три типа расположения СЭУ: в корме, средней части судна и промежуточное, со сдвигом в корму от миделя (рис. 2.1).
По условиям удифферентовки при различных случаях загрузки судна может оказаться целесообразным среднее расположение отсеков СЭУ в районе миделя (рис. 2.1,а). Среднее расположение СЭУ создает более благоприятные условия эксплуатации судна: хороший обзор из ходовой рубки, умеренные ускорения при килевой качке; удаленность от кормы, подверженной вибрации при работе гребного винта, минимальная длина машинного помещения. Вместе с тем, при таком расположении увеличивается протяженность валопроводов, которые приходится прокладывать в водонепроницаемых туннелях через кормовые отсеки. Туннели уменьшают полезный объем трюмов и затрудняют их использование для размещения грузов или оборудования в зависимости от назначения судна.
В настоящее время среднее расположение СЭУ находит ограниченное применение. Такое решение сохраняет актуальность только для ледоколов, буксиров, спасателей, паромов и некоторых других судов.
Кормовое расположение СЭУ (рис. 2.1,б), часто встречающееся на практике, с одной стороны:
- обеспечивает наиболее благоприятное размещение грузовых трюмов;
- позволяет сократить длину валопровода;
- улучшает условия проведения грузовых операций.
Рис. 2.1. Расположение помещений СЭУ по длине судна: а) - среднее, б) – кормовое, в) - промежуточное
С другой стороны:
- усложняет удифферентовку судна;
-увеличивает длину машинного помещения (вследствие заостренных в кормовой части обводов корпуса);
- снижает аварийную непотопляемость (при затоплении больших кормовых отсеков СЭУ);
- затрудняет обзор и управляемость судна;
- ухудшает условия обитаемости экипажа.
Кормовое расположение СЭУ широко используется на танкерах, контейнеровозах, судах для перевозки массовых грузов, грузовых судах внутреннего и смешанного плавания.
При промежуточном расположении СЭУ (рис. 2.1,в) сглаживаются недостатки, присущие кормовому и среднему расположению, такое расположение распространено на крупных универсальных, пассажирских, промысловых судах, а также на скоростных судах с заостренными обводами кормы.
Крайне редко на судах можно встретить и носовое расположение МКО, оно находит применение на быстроходных судах с наклонным валопроводом - на судах на подводных крыльях и воздушной подушке скегового типа. На указанных судах перемещение МКО ближе к носовой оконечности позволяет уменьшить при заданном клиренсе угол уклона валопровода. Косинус этого угла определяет полезную часть упора винта, движущего судно. На некоторых буксирных судах смещение МКО в сторону носовой оконечности используется для компенсации дифферентующего момента от натяжения буксирного троса. На водоизмещающих транспортных судах такое расположение не находит применения.
На транспортных судах СЭУ занимает относительно небольшую часть объема корпуса, и ее стараются разместить в одном отсеке. Если при этом невозможно обеспечить требуемую аварийную непотопляемость или к живучести предъявляются повышенные требования, установку разделяют на автономные группы, которые располагают в нескольких несмежных отсеках. В таких случаях взаимное расположение отсеков с оборудованием СЭУ может быть выполнено по линейной или эшелонной схеме. Как видно на примере двухвальной дизель-электрической установки (рис.2.2) при линейном расположении (рис. 2.2,а) можно обеспечить несколько более компактное размещение оборудования, а также сокращение длины валопроводов и трубопроводов при ограниченной живучести СЭУ. Эшелонная схема расположения повышает живучесть установки. Приведенная на рис. 2.2,б схема установки обеспечивает сохранение 50% мощности пропульсивной установки при затоплении двух смежных отсеков, однако при этом увеличиваются длины валопроводов и трубопроводов, а также несколько увеличивается объем помещений СЭУ.