Введение

Для проектируемого судна – универсального сухогрузного теплохода г/п 1600 тонн, необходимо спроектировать судовую энергетическую установку (СЭУ).

Судовая энергетическая установка оказывает существенное влияние на технико-экономические показатели и конструктивное исполнение судна. Тип СЭУ, её месторасположение в корпусе определяет архитектуру судна, водоизмещение, остойчивость, непотопляемость и другие характеристики судна в целом.

Целью данного проекта является: выбор главных двигателей, расчет основных систем, обслуживающих СЭУ, проектирование судовой электростанции, выбор автономных котлов. Необходимо также рассчитать запасы топлива, масла и воды, разместить механизмы в машинном отделении.

1 Описание и основные характеристики проектируемого судна

Проектируемое судно представляет собой универсальный сухогрузный теплоход класса КМ Ice2 R2 [1] AUT 2, предназначенный для перевозки генеральных грузов, контейнеров международного стандарта (в том числе рефрижераторных), пиломатериалов и круглого леса в пакетах, навалочных грузов и опасных грузов класса 1-9 МОПОГ и Кодекса ИМКО в первом трюме, и 2-6 8-9 классов во втором трюме.

Архитектурно-конструктивный тип судна: однопалубное, одновинтовое судно с наклонным форштевнем, транцевой кормой, люковыми закрытиями с гидравлическим приводом, грузовыми кранами, с машинным отделением и жилыми помещениями, включая навигационный мостик, расположенными в корме.

Основные характеристики судна:

Тип……………….………..универсальный сухогрузный теплоход

Класс……………………………………....КМ Ice2 R2 [1] AUT 2

Главные размерения, м

Длина по КВЛ…………………………………………………..60,00

Ширина……………………………………………...…………..14,00

Осадка…………………………………………………………….4,46

Высота борта………………………………………………………5,5

Коэффициенты полноты

Водоизмещения……………………………………………....….0,74

Площади мидель-шпангоута………..……………………..…...0,992

Ватерлинии………………….………………………………..…..0,85

Количество гребных винтов…………………………...…………………...1

Скорость хода, узлы……………………………………..……………….12,7

Автономность, сут…………………………………...………………..……10

Численность экипажа, чел…………………….....………………………...14

Водоизмещение в полном грузу, т……………………………………...3067

2 Обоснование выбора типа сэу

Выбор типа установки для проектируемого судна обычно производится на основе сравнительной оценки наиболее перспективных вариантов СЭУ, удовлетворяющих поставленным требованиям. При окончательном выборе типа СЭУ учитывается не только возможность достижения оптимальных показателей, но и реальность поставок нового типа основного оборудования.

Исходными данными для выбора типа СЭУ в общем случае являются:

• -тип и назначение судна;

• -район его эксплуатации и дальность плавания;

• -скорость хода судна и основные характеристики его корпуса;

• -требования к маневренности СЭУ;

• -ориентировочные расходы энергии на судовые механизмы, системы и устройства в основных эксплуатационных режимах.

Наиболее важными требованиями к СЭУ транспортных судов являются: простота, компактность, высокая надёжность и экономичность. Вместе с тем к ним не предъявляется повышенные требования по маневренности и достижения больших тяговых усилий.

Исходя из вышесказанного, проведем сравнение различных типов и выбор типа СЭУ.

Паротурбинные установки преимущественно используются на морском флоте. Они позволяют получить на гребных валах судов общую мощность 220 тыс. кВт и более. Достигнутые успехи в области улучшения тепловой экономичности и надежности ПТУ привели к широкому использованию их на судах с мощностью более 20 тыс. кВт. Для получения необходимого пара требуется установка котла, который и будет производить рабочее тело для ПТУ. Исходя из того, что требуемая мощность СЭУ много меньше указанной, целесообразность установки ПТУ не обоснована.

Газотурбинные установки применяют на судах, где превалирующим требованием является обеспечение минимальных массы и габаритов установки при большой её мощности. Общими недостатками газотурбинных установок являются:

• -относительно низкая экономичность из-за ограниченной начальной температуры газа;

• -зависимость надежности и экономичности ГТУ открытого цикла от коррозионного воздействия внешней среды;

• -жесткие требования к качеству топлива, используемого в ГТУ открытого цикла, и большие затраты на него;

• -большие размеры воздухо- и газоходов, обусловленные значительным избытком воздуха, подаваемого в камеру сгорания, что усложняет компоновку ГТУ на судне.

Ввиду вышеперечисленных недостатков установка ГТУ на проектируемое судно не целесообразна.

Ядерные установки применяются на судах для обеспечения большой мощности и высокой автономности (подводные лодки, ледоколы). Также установка столь мощного силового агрегата предъявляет особые требования по охлаждению. Исходя из того, что у проектируемое судно рассчитано на автономность, равную 10 суток, целесообразность установки ЯУ не обоснована.

Большинство судов морского транспортного флота оборудованы дизельными установками с МОД (малооборотными двигателями), СОД (среднеоборотными двигателями) и ВОД (высокооборотными двигателями).

а) Установки с МОД

Применение МОД обусловлено их высокой экономичностью, возможностью использования дешевых остаточных высоковязких топлив, высокой надежностью, отсутствием передач между двигателем и валопроводом, удобством обслуживания, низким уровнем шума и вибрации. К МОД обычно относятся двигатели, частота вращения которых составляет до 350 об/мин

В состав ДУ с МОД входят один или несколько главных МОД; судовые валопроводы, гребные винты, системы.

МОД выпускаются с диаметром цилиндра от 350 до 900 мм и ходом поршня от 1000 до 3000 мм. Эти двигатели имеют достаточно низкие удель-ные расходы топлива – около 167-170 г/(кВт·ч).

б) Установки с СОД

Дизельные установки с СОД применяются на морских судах транспортного, технического, вспомогательного и промыслового флота, на судах смешанного плавания, речных и специальных. После установок с МОД они занимают второе место по распространенности и область их применения постоянно расширяется. К СОД обычно относятся двигатели, частота вращения которых составляет 350-750 об/мин. Поскольку для эффективной работы винтов требуется несколько меньшая частота вращения (60-150 об/мин), то в состав ДУ с СОД входят редукторы. Высота ДРА с СОД почти в два раза меньше, чем с МОД. Как и установки других типов, ДУ с СОД могут быть одно- и многовальными.

в) Установки с ВОД

К ВОД относят двигатели, имеющие частоту вращения более 750 об/мин. Ниже приведены сравнительные данные некоторых типов ДВС, применяемых в СЭУ. Высокооборотные двигатели имеют в сравнении с МОД и СОД лучшие массовые и стоимости показатели, однако большие удельные расходы топлива и масла, меньший ресурс работы и повышенный уровень шума. Применение ВОД в ДУ позволяет значительно снизить массу и габариты ПУ, обеспечить более высокую ремонтопригодность и более низкую стоимость установки.

Вывод

Таким образом, учитывая, что ПТУ, ГТУ, ЯУ становятся эффективными в основном при больших мощностях и высоких скоростях, проектируемое судно имеет небольшую мощность и габариты машинного отделения, а установки с ВОД имеют в сравнении с МОД и СОД лучшие массовые и стоимости показатели, высокую ремонтопригодность и низкую стоимость, то в качестве главной энергетической установки на проектируемом судне будем использовать установку с нереверсивными высокооборотными ДВС, работающие через реверс-редукторы на винте фиксированного шага.