книги из ГПНТБ / Соловьев Е.М. Судовые энергетические установки, вспомогательные и промысловые механизмы учеб. пособие

периодически — только во время хода нагнетания, при другом же ходе происходит лишь всасывание жидкости. Это приводит к ко­ лебаниям давления воды в трубопроводе 5. Чтобы уменьшить ко­ лебания давления и сделать подачу воды более равномерной, на нагнетательном трубопроводе устанавливают колпак 4, заполняе­ мый воздухом. Воздух, в отличие от воды, при изменении давле­ ния легко изменяет объем. При нагнетании вода частично входит в колпак, сжимая воздух. В период всасывания по трубопро­ воду 12 воздух в колпаке, расширяясь, оказывает давление на

воду и вытесняет ее в нагнетательный трубопровод. Таким обра­ зом обеспечивается частичное сглаживание колебаний давления нагнетаемой жидкости.

Большую равномерность подачи перекачиваемой жидкости обеспечивают поршневые насосы д в о й н о г о д е й с т в и я . Схема одноцилиндрового насоса двойного действия приведена на рис. 66, а. Обе полости цилиндра 4 насоса слева и справа от поршня 3 — рабочие. Каждая из этих полостей имеет свои всасы­ вающие 1 и нагнетательные 2 клапаны. Два всасывающих клапана соединены с подводящим трубопроводом 7, а два нагнетательных клапана — с отливным трубопроводом 5. При движении поршня вправо в левой рабочей полости происходит всасывание, в пра­ вой — нагнетание; при движении поршня влево в правой полости происходит всасывание, а в левой нагнетание. Таким образом, насос совершает два рабочих действия за один ход поршня, в ре­ зультате чего увеличивается его производительность и осуществ­ ляется более равномерная подача.

130

На паровых судах имеют широкое распространение поршневые

золотником 8 пропускается пар, в результате чего шток и два поршня (3 и 9) перемещаются.

Поршневые насосы надежны в работе, отличаются хорошей всасывающей способностью, создают высокие напоры нагнетания, однако они громоздки, тихоходны, имеют большую массу и не обеспе­ чивают равномерной подачи.

Поршневые насосы применяют

вкачестве питательных, циркуля­ ционных, масляных, топливных идр. На современных танкерах их ис­ пользуют в качестве грузовых (для перекачки нефтепродуктов). Ши­ роко применяют поршневые насосы

впитательных системах вспомога­

тельных паровых котлов.

Ротационные насосы. Ротацион­ ные насосы, как и поршневые, явля­

можно подразделить на три группы: роторно-шиберные, имеющие форму тел вращения с лопатками — пластинами (шиберами); ро­ торно-зубчатые, или шестеренные, с роторами в виде зубчатых ко­ лес; винтовые, или червячные, с роторами, имеющими винтовую

нарезку.

Р о т о р н о - ш и б е р н ы й , или пластинчатый, насос изображен на рис. 67. Он состоит из цилиндрического корпуса 1, имеющего в нижней части приемный 6 и отливной 4 патрубки. Ротор насоса установлен эксцентрично и нижней частью соприкасается с по­ верхностью корпуса. В роторе имеется сквозной диаметрально расположенный паз, в который вставлены две пластины 2, прижи­ маемые к внутренней поверхности корпуса пружинами 5, поме­ щенными между пластинами.

При вращении ротора 3 по часовой стрелке пластина, пройдя всасывающий патрубок 6, создает за собой разрежение, а перед

собой — зону повышенного давления. Жидкость, находящаяся перед лопаткой, выталкивается в нагнетательный трубопровод.

Роторно-шиберные насосы просты по конструкции, удобны и надежны в работе. Они находят применение в системах гидропри­ водов судовых вспомогательных механизмов, а также в качестве топливоподкачивающих в ДВС.

Шестеренные насосы. Шестеренные насосы применяют на про­ мысловых судах для обслуживания масляных систем двигателей, топливных систем паровых котлов и для внутрисудовой перекачки различных нефтепродуктов. Простейший шестеренный насос изо­ бражен на рис. 68. Он состоит из двух одинаковых шестерен. Ше-

Рис. 68. Шестеренный насос.

стерня 1, приводимая во вращение двигателем, передает движе­ ние шестерне 2, вращающейся в противоположную сторону. При вращении шестерен жидкость, заполняющая промежутки 3 между зубьями и корпусом, переносится из приемной полости 4 в нагне­ тательную 5. Шестеренные насосы просты по устройству, долго­ вечны и надежны в действии. К недостаткам этих насосов следует отнести необходимость тщательной и точной пригонки трущихся частей и соблюдения минимальных зазоров между зубьями и. корпусом насоса.

Винтовые насосы. Винтовые, как и шестеренные насосы, при­ меняются для перекачки вязких жидкостей (топлива, масел). Ро­ торами винтовых насосов служат винты (от двух до пяти); они

насоса помещены три сцепленных один с другим винта. Ведущий винт 3 вращается от электродвигателя, а два ведомых винта 6 находятся в зацеплении с ведущим. Жидкость поступает через приемный патрубок 8. При вращении винтов жидкость перено­ сится в нагнетательную полость корпуса и через патрубок 1 по­ дается в нагнетательную магистраль. Вал ведущего винта на вы­

132

ходе из корпуса уплотнен сальником 2. Приемная и нагнетатель­

К недостаткам их следует отнести сложность изготовления и по­ вышенную стоимость.

Лопастные насосы. Наибольшее распространение из лопастных

обеспечения работы полость насоса и всасывающий трубопровод перед пуском должны быть заполнены жидкостью.

Принцип действия насоса заключается в следующем. При вра­ щении вала 3 вращается и рабочее колесо с лопатками 2. Вода, находящаяся между лопатками, будет захватываться ими и под действием центробежной силы отбрасываться к корпусу. В центре насоса создастся разрежение, в результате чего туда по всасы­ вающему трубопроводу непрерывно будет подводиться жидкость.

При сходе с лопаток жидкость под действием центробежных сил с большой скоростью попадает в улиткообразный корпус и движется по нему к нагнетательному патрубку 5. Так как корпус имеет расширяющееся сечение, то при движении по нему скорость жидкости уменьшается, а давление увеличивается.

Таким образом, можно сказать, что работа центробежного на­ соса основана на принципе использования центробежной силы и превращения кинетической энергии скорости в потенциальную энергию давления в улиткообразном корпусе.

Характерной особенностью центробежных насосов является то, что в отличие от других лопастных насосов жидкость у них всегда

133

подводится к центру рабочего колеса. Простота конструкции, ком­ пактность, равномерность подачи, малая чувствительность к за­ грязнению жидкости обеспечили центробежным насосам широкое применение. Они используются в основном для перекачки воды и топлива.

При лове рыбы на электросвет и кошельковым неводом при­ меняют центробежные рыбонасосы. Их выполняют с закруглен­ ными кромками лопаток и плавно изменяющимися в сечении ка­

находят все более широкое применение на судах в системах сани­ тарной воды в качестве питательных насосов вспомогательных и

постоянного сечения, прерывающийся перемычкой. При вращении лопастного колеса, посаженного на валике /, жидкость поступает на лопасти через всасывающее отверстие и сбрасывается под дей­ ствием центробежной силы в кольцевой канал. Из кольцевого ка­ нала жидкость поступает в полость между следующей парой лопа­ стей и т. д., как показано' на рисунке. Одна и та же частица жидкости на своем пути несколько раз попадает на лопасти и сбра­ сывается с них, получая постоянное приращение энергии. В резуль­ тате лопасти придают жидкости в кольцевом канале вихревое движение, заставляя ее перемещаться к нагнетательному от­ верстию.

Благодаря многократному приращению энергии жидкости вих­ ревой насос создает в два—четыре раза больший напор, чем цен­ тробежный, при одинаковых диаметре и частоте вращения. Это преимущество вихревых насосов.

Вихревые насосы почти не применяют для перекачки вязких жидкостей, так как при этом у них резко уменьшается напор и возрастает потребляемая мощность.

О с е в ы е (пропеллерные) н а с о с ы имеют осевой вход и вы­ ход жидкости. Эти насосы, являясь лопастными, отличаются от центробежных тем, что их крыльчатка перемещает перекачивае­ мую жидкость вдоль своей оси, жидкость же при этом движется по винтовой поверхности. Эти насосы широко применяются в тех случаях, когда необходимо обеспечить большую производитель-

134

5, снабженное тремя—шестью лопастями 6, имеющими винтовую поверхность. Лопастное колесо (пропеллер) установлено в ци­ линдрической трубе 2, служащей корпусом насоса. Рабочее колесо приводится в движение от электродвигателя через вал 1, установ­ ленный в неподвижной втулке 3. При вращении рабочего колеса в сторону, указанную стрелкой, лопасти, захватывая жидкость, приведут ее в движение и будут давить на нее. Давление лопастей

вызовет осевое перемещение частиц жидкости относительно корпуса с од­ новременным вращением их. Таким образом, жидкость в осевом насосе совершает поступательное и враща­ тельное движение.

Так как поток жидкости сходит с рабочего колеса сильно за­ крученным, за ним устанавливают неподвижный направляющий аппарат, состоящий из криволинейных лопаток 4, которые рас­ кручивают поток,- придавая ему осевое направление и преоб­ разуя кинетическую энергию вращательного движения в давле­ ние.

Струйные насосы. Струйными называют такие насосы, у ко­ торых приращение энергии перемещаемой жидкости происходит за счет кинетической энергии струи другой (рабочей) жидкости, подводимой к насосу под давлением. В качестве рабочей жидкости (рабочего тела) на судах применяется вода или пар. Струйный

мер, струйный насос, откачивающий воду из трюма за борт, на­ зывают эжектором, а если насос этого типа подает питательную воду в котел, его называют инжектором.

На рис. 73 приведена схема работы струйного насоса. Рабо­ чее тело (пар) с большим давлением подводится к соплу 2. При проходе через сопло давление пара падает, а скорость его по­

135

вода, поднимаясь по трубопроводу 4, поступает в камеру 3, а за­ тем в диффузор. При движении смеси пара и воды по диффузору их скорость падает, а давление возрастает.

Пароструйные насосы применяют на промысловых судах в ка­ честве питательных насосов паровых котлов и насосов, обслужи­ вающих опреснительные установки и конденсаторы. Водоструйные насосы используются в качестве водоотливных, осушительных и рыбовыливных.

Отличительной особенностью этих насосов является отсутствие движущихся частей.

Методические указания к гл. V

При изучении данной главы необходимо помнить, что значительную часть вспомогательных механизмов на каждом судне составляют насосы. Они разно­ образны по назначению, имеют различные параметры и разное конструктивное устройство.

Необходимо уяснить основной принцип классификации насосов — в зависи­ мости от рабочего органа, осуществляющего всасывание и нагнетание.

Кроме того, надо усвоить понятие об основных параметрах, харак­ теризующих любой насос: напоре, производительности, потребляемой мощ­ ности.

Четко представлять, что если у поршневых насосов вытеснителем жидкости служит поршень, совершающий возвратно-поступательное прямолинейное дви­ жение, то ротационные насосы вытесняют жидкость с помощью роторов: зубча­ тых колес или винтов, имеющих вращательное движение. Это создает им су­ щественные преимущества, обеспечивающие их широкое применение на промыс­ ловых судах. Еще более широко* распространены на морских судах центробеж­ ные насосы, которые принципиально отличаются от насосов вытеснения и явля­ ются насосами лопастного типа. Работа центробежных насосов основана на принципе использования центробежной силы и превращения кинетической энер­ гии скорости в потенциальную энергию давления в улиткообразном канале кор­ пуса.

Необходимо ознакомиться с устройством и действием осевого и вихревого лопастных насосов. Вихревые насосы начинают все чаще устанавливать на со­ временных промысловых судах, они считаются перспективными.

Уяснить принцип работы струйных насосов и разницу между эжектором и инжектором.

Название насосов определяется системой, которую они обслуживают (на­ пример, трюмный, противопожарный, топливный и т. д.). Характер конструкции и приведение насоса в действие определяются соответственно рабочим аппара­ том (поршень, крыльчатки, шестерня) и первичным двигателем (например, пор­ шневой паррвой насос или центробежный электронасос и т. д.).

Не следует забывать, что надежность работы судовых насосов гарантирует не только бесперебойную работу энергетической установки, но и безопасность плавания самого судна. Известно много случаев гибели судов из-за того, что неисправные насосы не обеспечивали откачку и подачу воды в нужных количе­ ствах.

136

ГЛАВА VI

ПАЛУБНЫЕ И ПРОМЫСЛОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Для подъема и спуска якорей, шлюпок, забортных трапов, для перекладки руля, выполнения грузовых, швартовных и буксирных работ применяют палубные механизмы. Палубные механизмы пред­ ставляют собой самостоятельную группу механического оборудо­ вания, не обслуживающую энергетическую установку судна. Свое название палубные механизмы получили от того, что они устанав­ ливаются на палубах, вне машинно-котельных отделений. В состав палубных механизмов входят механизмы рулевого устройства и механизмы якорно-швартовных, грузоподъемных и буксирных устройств.

§ 19. Механизмы рулевых устройств

Рулевое устройство (рис. 74) обеспечивает судну управляемость и состоит из четырех дополняющих одна другую частей, каждая из

ления судна.

Рулевые приводы подразделяются на две группы: приводы с гиб­ кой связью (штуртросные, цепные) и проводы с жесткой связью (зубчатые, гидравлические, винтовые).

Рулевые машины могут быть ручными, паровыми, электриче­ скими и электрогидравлическими. Ручные рулевые машины уста­ навливают на маломерных судах. Паровые рулевые машины рас­ пространены на паровых судах. Широкое распространение на всех судах получили электрические рулевые машины. При больших зна­ чениях вращающего момента, возникающего на баллере руля при перекладке (на БМРТ, плавбазах), применяют электрогидравлические рулевые машины.

Телемоторы бывают механические (валиковые, стержневые, тросовые), электрические и гидравлические. Наиболее часто встре­ чаются электрические и гидравлические телемоторы.

Рассмотрим принципиальные схемы рулевых устройств с раз­ личными рулевыми приводами, рулевыми машинами и телемото­ рами, применяемые на промысловых судах.

На рис. 75 показано рулевое устройство с зубчатым секторным приводом, ручной рулевой машиной и валиковым телемотором, ус­ танавливаемое на СРТ.

Ручная рулевая машина состоит из штурвала и тумбы 15, вну­ три которой помещен вертикальный вал, соединяющий при помощи двух пар конических шестерен вал штурвала с карданным валом 16

137

привода. Вал 16 через конический редуктор 14 соединен с валопроводом, состоящим из валиков 11, связанных фланцами 10. Валопровод уложен в подшипниках 12. Для предотвращения закли­ нивания валиков в подшипниках при деформациях корпуса судна

Рис. 74. Принципиальная схема рулевого устройства.

в систему валопровода включены шарниры Гука 13 и продольно­ компенсирующая муфта 9. Валопровод соединен с червячным ре­ дуктором 8, на выходном валу которого закреплена цилиндриче­ ская шестерня 7, входящая в зацепление с зубчатым сектором 5,

свободно посаженным на баллере 2. Румпель 3 закреплен на баллере шпонкой и соединен с сектором посредине буферных пру­ жин 6, предохраняющих привод от ударных нагрузок, возникающих в результате действия волн на перо руля. Руль соединяется с баллером муфтой 1. В нижней части руль опирается на подпятник ахтерштевня.

138

Направление движения судна (курс) изменяют вращением штурвала рулевой машины.

В случае выхода из строя рулевого привода управление судном осуществляется при помощи румпеля 4 аварийного рулевого устрой­ ства. Перекладка руля производится с помощью румпель-талей, закрепляемых в кормовой части судна за рымы, специально пре­ дусмотренные для этой цели.

Рулевое устройство с зубчатым секторным приводом, электри­

ческой рулевой машиной и электрическим телемотором показано на рис. 76.

С ходового мостика команда (импульс) через электрическую дистанционную систему (телемотор) передается на электродвига­ тель 6, который начинает вращаться в ту или другую сторону. Электромотор через передачу, состоящую из червяка 5 и червячной шестерни 4, вращает цилиндрическую шестерню 3. Шестерня 3 вхо­ дит в зацепление с зубьями сектора 2, свободно посаженного на баллер 7. Вращение шестерни вызывает поворот зубчатого сектора, который, воздействуя через буферные пружины 7 на румпель 8, осуществляет перекладку руля.

На рис. 77 изображена схема рулевого устройства транспорт­ ного рефрижератора типа «Яна», у которого рулевой привод, руле­ вая машина и телемотор — гидравлические.

Румпель 2, посаженный на баллере 7, шарнирно соединен со штоками поршней прессов 5 рулевого привода. Полости рабочих цилиндров прессов 5 и 77 трубопроводами 6 связаны с насосом 8 рулевой машины, получающим привод от электродвигателя. Телемо­ тор состоит из датчиков 9, установленнных в рулевой рубке, и при­ емника 12, находящегося в румпельном отделении. Датчики и при­ емник связаны трубопроводами 10. Шток 13 приемника связан

139