7 семестр (Бормотов А) / !Курсовая работа по СЭУ итог (Бормотов)

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.

Лист

КП –НГТУ-26.03.02-(15-КС-1)-02-2018

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…………………………………………………..60,04 Ширина……………………………………………...……………...14 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…………………………………2747,785

Лист

КП –НГТУ-26.03.02-(15-КС-1)-02-2018

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

Лист

КП –НГТУ-26.03.02-(15-КС-1)-02-2018

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 удельные 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

Лист

КП –НГТУ-26.03.02-(15-КС-1)-02-2018

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.

Лист

КП –НГТУ-26.03.02-(15-КС-1)-02-2018

3.2 Обоснование выбора двигателя и передачи

Оценивание происходит по пятибалльной системе. Наивысший балл присваивается двигателю с наилучшим параметром. В результате, для каждого двигателя выполняется суммирование баллов по всем показателям; в соответствии с суммарными баллами составляется упорядоченный перечень марок рассматриваемых двигателей.

Таблица 3.2 – Оценка дизельных двигателей

На основании проведенного анализа принимаем в качестве главного двигателя MAN L23/30A (6ЧН23/30) для проектируемого судна. Внешний план двигателя представлен на рисунке 2. Двигатель четырехтактный, высокооборотный (n=800 об/мин) с турбинным наддувом и охлаждением надувочного воздуха, газоплотного исполнения, мощностью 960 кВт, что удовлетворяет заданию. Для понижения частоты вращения гребного вала применяем готовый реверс-редуктор ZF W1700, двухступенчатый с передаточным числом, равным:

Рисунок 2 –Внешний план двигателя MAN L23/30A (6ЧН23/30)

Лист

КП –НГТУ-26.03.02-(15-КС-1)-02-2018

4 Расчет валопровода.

Состав валопровода

В состав проектируемого валопровода включаем:

1.Упорный вал с эластичной муфтой со стороны реверс-редуктора и жесткой муфтой со стороны тормоза;

2.Гребной вал с дейдвудной трубой;

3.Упорный подшипник.

4.Опорные подшипники

Материал вала

В качестве материала валов, выбираем сталь 40Х с временным сопротивлением

Rтв = 730МПа .

4.1 Выбор числа валов

Выбор числа валов зависит от мощности установки, назначения судна и его осадки, а также требований, предъявляемых к маневренности и живучести судна.

Для транспортных судов оптимальной является одновальная установка с ВФШ. Такая установка отличается простотой и удобством обслуживания, позволяет получить высокий пропульсивный КПД, хорошие массогабаритные показатели. Необходимость в многовальной установке возникает в следующих случаях:

-cудно с большой грузоподъемностью и скоростью с мощностью установок от 5000 до 10000 кВт;

-диаметр винта ограничен осадкой судна -обеспечения высоких маневренных качеств судна; -повышение живучести СЭУ.

С учетом принятой мощности ЭУ (Ne=960 кВт) на проектируемом судне целесообразно использовать одновальную установку.

4.2 Расчет основных элементов валопровода

Проектирование судового валопровода дизельной установки проводится в соответствии с требованиями Правил Морского Регистра Судоходства 1 .

Промежуточный вал

В соответствии с 1 диаметр промежуточного вала dпр. должен быть не менее:

где: F = 100 – коэффициент, принимаемый в зависимости от типа механической установки (ДВС с редуктором);

Nе = 960 кВт - расчетная мощность на промежуточном валу;

n = 207 об/мин - расчетная частота вращения промежуточного вала. Принимаю dпр = 170 мм.

Упорный вал

Упорный вал dуп в районе упорного гребня должен превосходить диаметр промежуточного dпр не менее, чем на 10%

dуп = 1,1 dпр = 1,1*170=187 мм.

Принимаем dуп = 190 мм

Лист

КП –НГТУ-26.03.02-(15-КС-1)-02-2018