- •Ю.А. Двойченко
- •Предисловие
- •Введение
- •1. Элементы водопроводных судовых систем
- •1.1. Материалы трубопроводных систем
- •1.1.1. Материалы труб
- •1.1.2. Прокладочные материалы
- •Главные параметры материалов прокладок
- •1.2. Трубы
- •1.2.1. Геометрические параметры труб в зависимости от материала трубопроводов
- •Минимально допустимые толщины стенок труб общесудовых систем, регламентируемые Правилами Регистра
- •Стандартные толщины стенок стальных труб по гост 8732-78
- •Диаметры и толщины стенок медно- никелевых труб (гост 17217-79) с ограничением по ост 5.9242-75
- •1.2.2. Давление в трубах
- •1.2.3. Защита трубопроводов от коррозии и эрозии
- •1.3. Арматура
- •1.3.1. Соединительная арматура
- •1.3.2. Запорно - переключающая арматура
- •1.3.3. Регулирующая арматура
- •1.3.4. Дистанционный привод и дистанционное управление арматурой
- •1.3.5. Отличительные планки
- •1.3.6. Фильтры
- •1.3.7. Концевая арматура
- •1.3.8. Установка протекторов
- •1.3.9. Устройства измерения и датчики контроля уровня жидкости в отсеках и цистернах
- •1.3.10. Измерительные приборы и датчики давления
- •1.4 Насосы
- •1.4.1. Виды судовых насосов и области их применения
- •1.4.2. Характеристики насосов и системы
- •1.4.3 Пневмоцистерны
- •1.5 Цистерны
- •1.5.1 Виды и назначение цистерн
- •1.5.3. Сборная цистерна сточных вод
- •1.5.2. Сборная цистерна нефтесодержащих вод
- •1.6.1. Установки для обработки сточных вод и фильтрующее оборудование нефтесодержащих вод2
- •1.6.2. Установка подготовки питьевой воды
- •Классификация и идентификация серийно выпускаемых элементов систем
- •2. Общие принципы проектирования судовых систем
- •2.1. Системный подход к проектированию судна и его элементов
- •2.1.1. Среда существования судна как совокупность подсистем
- •2.1.2. Проект судна как информационная система
- •2.1.3. Судно как система систем
- •2.1.4. Система приоритетов при проектировании общесудовых систем
- •2.1.5. Общие принципы проектирования систем, положенные в основу Правил и Норм
- •2.2. Этапы и стадии проектирования систем
- •2.2.1. Подготовительная стадия
- •2.2.2. Этап эскизного проектирования
- •2.2.3. Этап технического и техно-рабочего проекта судна в постройке
- •2.3. Разработка принципиальных схем систем
- •2.3.1. Общие понятия о схемах судовых систем
- •Условные обозначения трубопроводов и их элементов
- •2.3.2. Виды линий трубопроводов, их конфигурация и назначение
- •2.3.3. Типы компоновок схем систем
- •2.3.4. Основные приемы и порядок составления схем систем
- •2.5. Расчеты систем
- •2.5.1. Виды расчетов
- •2..5.2. Виды и особенности гидравлических расчетов
- •2.5.3. Порядок расчета простой разветвленной системы
- •2.5.4. Особенности расчета сложной разветвленной системы
- •2.6. Конструкторская документация по проектированию общесудовых систем на стадии технического проекта судна в постройке
- •2.6.1. Правила и рекомендации по оформлению принципиальных схем
- •Типовой состав технических требований на принципиальных схемах вновь строящихся судов
- •Дополнительные технические требования на принципиальных схемах переоборудуемых судов
- •2.6.2. Оформление расчетов по судовым системам
- •2.6.3. Пояснительная записка и спецификация по разделу «Общесудовые системы»
- •Связь текстов нормативных документов и пояснительной записки
- •2.6.4. Рассмотрение и согласование проектной документации Регистром и Санитарной инспекцией
- •Пример ответа проектанта на замечания эксперта Регистра
- •Библиографический список
2.5. Расчеты систем
2.5.1. Виды расчетов
Первый из видов расчетов каждой из систем – проектировочные расчеты. они служат для определения требуемых функциональных параметров системы, выбора элементов (например, диаметров труб, насосов) в соответствии с требованиями Регистра, Санитарных Правил или просто на основе здравого смысла.
Например, для системы водоснабжения необходимо определить максимальную подачу горячей и холодной воды в пиковые моменты, когда большинство пассажиров принимает душ или идут в туалет. Для системы отопления следует определить количество отопительных приборов (для водяной системы – калориферов) и требуемую подачу горячей воды. При этом гидравлические расчеты для таких систем выполняются не всегда. Особенности таких расчетов будут рассмотрены далее в п.п. посвященных проектированию конкретных систем.
На начальном этапе проектирования ряда общесудовых систем по формулам Регистра находятся минимально необходимые диаметры трубопроводов (магистралей и отростков), определяются производительности насосов. Затем из сортамента выбираются стандартные трубы ближайшего большего диаметра с требуемой толщиной стенки, подбирается ближайший по производительности насос. Используя эти данные, после составления принципиальной схемы, привязанной к общему расположению судна, можно производить гидравлические расчеты, поскольку длины трубопроводов близки к реальным.
Гидравлические расчеты определяют гидравлические характеристики системы – скорости течения жидкости, сопротивление ее перемещению, расход жидкости через систему. На их основе и производится проверка работоспособности системы по четырем факторам, перечисленным ниже.
Проектировочные и проверочные гидравлические расчеты выполняются на стадии эскизного проекта, но в виде документов, подлежащих согласованию с Регистром и с органами санитарного надзора (для санитарных и систем микроклимата), оформляются в техническом проекте.
2..5.2. Виды и особенности гидравлических расчетов
Выбор конструктором элементов системы (диаметров трубопроводов, производительность насоса и пр.) в соответствии с Правилами автоматически не обеспечивает нормальное функционирование системы. Поэтому для ответственныхобщесудовых систем выполняют проверочные гидравлические расчеты. В них оцениваетсяработоспособность системы при выбранных конструктивных параметрах трубопроводов и арматуры и принятых к установке насосов или других устройств перемещающих среду в системе.
Система может быть неработоспособной (или ограниченно работоспособной) из-за следующих факторов:
1) требуемая высота всасывания (сопротивление движению жидкости) в приемном трубопроводе превышает допустимую высоту всасывания для насоса (или превышает величину его кавитационного запаса (см. п. 1.4.2, а)). В этом случае снижается производительность, происходит интенсивное кавитационное разрушение крыльчатки насоса. При значительном превышении требуемой высоты всасывания над допускаемой работоспособность нарушается полностью, это может привести к выходу насоса из строя из-за гидравлических ударов;
2) характеристика системы не согласована с характеристикой насоса и насос работает за пределами «рабочей части» характеристики (см. рис. 1.63), что приводит к неустойчивой работе насоса;
3) скорость жидкости в трубопроводах превышает регламентированные значения, что вызывает эрозию стенок и преждевременному выходу труб из строя,
4) трубопроводы системы обладают настолько большим сопротивлением, что требуемая производительность или напор у потребителей не обеспечиваются.
Задача проверочного расчета – оценить наличие указанных факторов и произвести необходимые изменения (диаметров труб, сопротивления трубопроводов, параметров насосов и пр.) для обеспечения работоспособности.
По сложности расчетасхемы систем делятся напростые(неразветвленные или разветвленные, но с одной одновременно работающей веткой), например на рис.2.6,а, исложные(разветвленные рис. 2.6,б,в, иг, рис.2.8,ги кольцевые рис.2.5) в которых среда течет одновременно по нескольким веткам.
Во многих случаях разветвленная система может быть сведена к простой, поскольку среда движется только по одному из ответвлений. Так работают балластная и осушительная системы.
По постановкеразличают три вида задач гидравлического расчета [ ]:
Прямая задача: задан требуемый расход среды, проходящей через систему и ее конструктивные элементы; требуется определить, какой напор должен иметь нагнетатель (насос), чтобы обеспечить заданный расход.
Обратная задача: задан напор нагнетателя и конструктивные элементы системы; требуется определить расход среды через систему.
Задача конструирования:заданы расход среды и напор нагнетателя; требуется подобрать параметры конструктивных элементов системы, обеспечивающих заданный расход и напор.
Как правило, на практике применяется комбинация этих видов, наиболее часто первого и третьего – вначале определяется требуемый напор нагнетателя или проверка выбранного по производительности, а затем подбираются параметры конструктивных элементов, обеспечивающих работоспособность системы с данным нагнетателем. Именно таким является пример расчета, приведенный ниже.