Схема и конструкция брашпиля элементы назначение. Основные судовые механизмы и устройства. Внешние силы, действующие на судно
Снабжение судов якорями, якорными цепями и канатами
Снабжение якорями, якорными цепями и канатами речных судов определяют по Правилам Российского речного Регистра (Глава: Снабжение судов) в зависимости от типа и класса судна но характеристике снабжения N c , м 2
где L, B, H - соответственно длина, ширина, высота борта судна до первой расчётной палубы, м;
l, h - длина и средняя высота отдельных надстроек и рубок, м;
N C =78*(11,8+3,5)+1*(74*2,5+20*5,0)=1478,4 м 2
Количество и длину швартовых канатов на судне выбирают в зависимости от типа судна и условий плавания. Согласно требованиям Российского Речного Регистра разрывное усилие стального швартового каната должно быть не менее, кН
· для судов с характеристикой снабжения более 1000 м 2
F раз =171+3,92*10 -2 (1478,4-1000)= 189,7 кН
калибр цепи d=25 мм
масса одного метра цепи - 14,9 кг
масса каждого якоря - 570кг
количество якорей - 2
Требования Российского речного Регистра к якорно-швартовным механизмам
Требования к якорно-швартовным механизмам и его приводу излагаются в действующих Правилах Российского речного Регистра, которые издаются каждые пять лет.
Согласно Правил для отдачи и подъема якорей массой 50 кг и более, а также удержания судна на якорной стоянке должен быть установлен шпиль или брашпиль. При массе якоря 150 кг и более на этих механизмах должны быть звёздочки.
На буксирах-толкачах всех классов до 590 кВт включительно, оборудованных буксирными лебёдками, допускается замена якорных цепей стальными канатами в кормовом якорном устройстве и использовать в качестве механизма подъема якоря буксирные лебёдки.
На малых судах при применении вместо цепей канатов, разрешается установка якорных лебёдок. На самоходных судах длиной более 60 м, несамоходных толкаемых судах, предназначенных для перевозки воспламеняющихся жидкостей, и толкачах, тормоза механизмов подъёма якорей должны быть оборудованы устройством дистанционной отдачи якоря, исключающим самопроизвольную отдачу якоря..
Устройства дистанционной отдачи якорей должны обеспечивать:
· управление из рулевой рубки (на несамоходных судах - из рулевой рубки толкача) отдачей правого носового, а для толкачей и кормового якоря;
· возможность остановки из рулевой рубки якорной цепи при любой вытравленной её длине;
· продолжительность отдачи якоря не более 15 с, с момента включения дистанционного управления отдачей якоря.
Стопоры и другое якорное оборудование, для которого предусматривается дистанционное управление, должны иметь местное ручное управление. Конструкция якорного оборудования и узлов его местного ручного управления должны обеспечивать нормальную работу при выходе из строя отдельных узлов или всей системы дистанционного управления.
Привод якорно-швартовных механизмов должен соответствовать следующим требованиям:
1. Мощность привода якорно-швартовного механизма должна обеспечивать подтягивание судна к якорю, отрыв и подъём любого из якорей со скоростью не менее 0,12 м/с при номинальном тяговом усилии на звёздочке F 1 , H
F 1 = 22,6 m d 2
где m - коэффициент прочности, принимаемый равным 1,0 - для цепей с распорками; 0,9 - для цепей без распорок;
2. Привод должен обеспечивать выбирание якорной цепи с указанной скоростью и тяговым усилием F 1 в течение не менее 30 минут без перерыва, а также спуск одного якоря на расчетную глубину якорной стоянки.
3. Пусковой момент привода якорного механизма должен создавать тяговое усилие на звёздочке при неподвижной якорной цепи не менее 2F 1 .
4. Привод якорного механизма должен обеспечивать одновременный подъем свободно висящих якорей с половины расчётной глубины якорной стоянки.
5. При подходе якоря к клюзу привод должен обеспечивать скорость выбирания цепи не более 0,12 м/с.
6. Привод швартовного механизма должен обеспечивать непрерывное выбирание швартовного каната при номинальном тяговом усилии с номинальной скоростью не менее 30 минут.
7. Скорость выбирания швартовного каната, как правило не должна превышать 0,3 м/с при номинальном тяговом усилии. Кроме того должна быть обеспечена возможность выбирания каната со скоростью не более 0,15 м/с.
8. Привод швартовного механизма должен быть способен создавать усилие не менее двукратного номинального тягового усилия в течении 15 с.
Внешние силы, действующие на судно
Воздействие ветра и течения на судно вызывает основную нагрузку на якорную цепь при стоянке и определяет статический момент сопротивления на валу электродвигателя в процессе съемки с якоря, когда судно подтягивается к месту заложения якоря.
На стоянке при совпадении по направлению ветра и течения возникает наибольшее воздействие внешних сил на судно и обобщенная сила для винтовых судов определяется арифметической суммой трех составляющих
F " = F B + F " T + F " Г
где F B - сила ветрового воздействия на надводную часть судна;
F" T - сила течения действующая на подводную часть судна;
F" Г - сила течения действующая на неподвижные винты.
Сила ветрового воздействия на надводную часть судна F B зависит от скорости и направления ветра, формы надводной части корпуса, размеров и расположения надстроек. Расчетное значение усилия от ветра можно определить по формуле, Н
F B = К н р в S н
где К н = 0,5 ? 0,8 - коэффициент обтекания надводной части корпуса
р в = сV 2 / 2 - давление ветра, Па;
с = 1,29 - плотность воздуха, кг/м 3 ;
V - скорость ветра, м/с
р в =1,29*10 2 /2=64,5Па
Площадь проекции надводной части судна на миделевое сечение, м 2:
B - ширина судна, м;
H - высота борта, м;
T - осадка, м;
b, h - соответственно ширина и высота судовых надстроек, м.
S н =11,6*(3,5-2,5)+11*2,5+10,5*5 =91,6 м 2
F B =0,5*64,5*91,6=2954,1 Н
Сопротивление корпуса, обусловленное течением, учитывается только сопротивлением трения, так как все другие виды сопротивления (волновое, вихревое) практически отсутствуют вследствие малой скорости течения, Н
где К Т = 1,4 - коэффициент трения;
S см = L (д B + 1,7 T)
Площадь смачиваемой поверхности судна, м 2
Здесь д = 0,75 ? 0,85 - коэффициент полноты водоизмещения;
L, B, T - главные размерения судна, м;
S см =78*(0,8 4 *11,6+1,7*2,5)= 1055,34 м 2
V T - скорость течения воды, м/с.(1,38м/с)
F " T =1,4*1055,34*1,38 1,83 =2663,7 Н
где Z Г - число гребных винтов;
C Г = 200 ? 300 - параметр, увеличивающийся с возрастанием дискового отношения гребного винта, кг/м 3 ;
D В - наружный диаметр гребного винта (насадки), м.
F " Г =2*200*1,5 2 *1,38 2 = 1713 , 96 Н
F "=2954,1+2663,7+1713,96=7331,96 Н
Состояние якорной цепи при съеме судна с якоря
При подтягивании судна к месту заложения якоря изменяется состояние якорной цепи, что приводит к изменению нагрузки электропривода. Для облегчения анализа работы якорного механизма и оценки усилий на клюзе рассматриваемый процесс условно разделяют на четыре стадии.
I стадия - выбирание лежащей на грунте цепи.
С включением якорного механизма судно начинает разгонятся до постоянной скорости, равной скорости выбирания цепи, и подтягиваться к месту заложения якоря. Сила внешнего воздействия увеличивается за счёт увеличения относительной скорости течения и определяется уравнением, Н
F = F B + F T + F Г
Здесь для расчета силы сопротивления корпуса и силы воздействия потока на гребные винты, относительная скорость течения определяется арифметической суммой скорости течения V T и абсолютной скорости подтягивания V П. Скорость подтягивания судна находится в пределах 0,1 ? 0,3 м/с.
V ? =1,38+0,3=1,68м/с
Уравнения (1) и (2) примут вид
F T =1,4*1055,34*1,68 1,83 =3818 Н
F Г =2*200*1,5 2 *1,68 2 =2540,16 Н
F =2954,1+3818+2540,16= 9312,26 Н
Увеличивается длина провисающей части цепи и на клюзе устанавливается равновесие горизонтальных сил.
Держащая сила якоря возрастает и становится равной обобщенной силе внешних воздействий в новых условиях.
Т 0 = F=9312,26 Н
Отсюда, на основании уравнения определяется длина провисающей части цепи L 2 , м
где: b - высота клюза над водой, м.
m ц - линейная плотность цепи, кг/м: при отсутствии справочных данных может быть определена по эмпирической формуле m ц = 0,0215 d 2 , где d - калибр цепи, мм.
Длина цепи лежащей на грунте L 1 , м
L 1 = L - L 2
L 1 = 200-142,2=57,8 м
где L - длина вытравленной якорной цепи, обычно принимается при расчётах равной полной длине цепи правого якоря, м. L=2,5h
Длина выбираемой части цепи на этапе L I = L 1 .
При установившейся скорости движения судна тяговое усилие на цепной звездочке постоянно, Н
T з1 =1,3*0,87*9,81*13,4 * =24352,9 Н
где f кл = 1,28 ? 1,35 - коэффициент потерь на трение от клюза до цепной звёздочки.
II стадия - спрямление провисающей части цепи.
После поднятия последнего звена цепи, лежащего на грунте, якорная цепь укорачивается, натягивается.
L II = L 2 - h
L II = 142,2 -80= 62,2 м
Силы натяжения и углы их приложения постоянно меняются, усилия на клюзе и на цепной звездочке возрастают. Наступает момент, когда происходит отрыв якоря, означающий конец второй стадии. Значение отрывной силы зависит от характера сцепления якоря с грунтом и в конкретных случаях является трудноопределимым. Российский речной Регистр на основании статистических исследований позволяет считать силу подрыва якоря Холла равной его двойному весу. С учетом выше сказанного усилие на цепной звездочке в момент отрыва определится уравнением, Н
T з2 =1,3* = 32756 Н
где m я - масса якоря, кг.
III стадия - отрыв якоря от грунта.
Является наиболее напряженной стадией. Начинается после подрыва якоря от грунта. Электропривод работает со скоростью, соответствующей отрывной нагрузке. Происходит волочение якоря по грунту на встречу судну.
Учитывая известную неопределённость отрывного усилия, граница между II и III стадиями является условной. При неблагоприятных случаях заклинивания якоря в крупно каменистом грунте усилие на звездочке может значительно превысить отрывное расчетное значение. Электропривод постепенно затормаживается. Отрыв якоря происходит вследствие кинетической энергии судна, проходящего на некоторой скорости над местом заложения якоря. При расчете и построении зависимости Т з = f(L) считают, что усилие на звездочке при волочении якоря по грунту равно усилию Т з II , а длина цепи за время III стадии не изменяется.
IV стадия - подъем свободно висящего якоря.
Начинается с момента, когда оторванный от грунта якорь повисает на цепи. Тяговое усилие на цепной звездочке резко уменьшается, Н
T з3 =1,3*0,87*9,81*(570 + 13,4 *80)= 18218 Н
Происходит подъем якоря. Работа электропривода здесь не связана с движением судна. Тяговое усилие равномерно убывает по мере подъема якоря. При выходе якоря из воды четвертая стадия заканчивается.
Тяговое усилие на цепной звездочке, Н
T з4 =1,3*9,81* 570 = 7269,2 Н
Длина выбранной цепи на этапе, м
L IV = h =80 м
В дальнейшем якорь на малой скорости втягивается в клюз. Облегчённая и непродолжительная работа электропривода на этом участке при энергетических расчетах, как правило, не учитывается. Графическое изображение реальных усилий на цепной звездочке по мере выбирания якорной цепи затруднено из-за возникновения колебания цепи при пуске электродвигателя и приближении судна к якорю, неопределённых и случайных значениях момента при волочении и отрыве якоря от грунта.
В практике расчета якорного электропривода принято пользоваться упрощенной зависимостью усилий на звёздочке от длины якорной цепи. Для упрощенного графического построения принимают:
· усилие на первой стадии постоянно и равно усилию на цепной звёздочке при установившемся движении судна к якорю;
· усилие на второй стадии изменяется линейно и заканчивается усилием на цепной звездочке при отрыве якоря от грунта;
· длина цепи за время третьей стадии не изменяется, т.е. отрыв якоря происходит мгновенно и волочение якоря отсутствует;
· за расчётное значение длины якорной цепи принимается полная длина цепи правого якоря.
Упрощенная диаграмма усилия на звездочке якорного устройства при съемке судна с якоря.
Кроме рассмотренного режима снятия с якоря Правилами предусматривается осуществление электроприводом одновременного подъема двух якорей с половины глубины якорной стоянки.
Усиление на звездочке якорного устройства в начале режима
T 5 =1,3*087*9,81*(2* 570 + 13,4 *200)= 42383,3 Н
в конце режима
T 6 =2*1,3*9,81* 570 = 14538,4 Н
При расчетах электропривода в данном режиме работы глубину якорной стоянки принимают равной длине цепи правого якоря.
Диаграмма усилий на цепной звёздочке при одновременном поднятии двух якорей.
При построении графика зависимости усилий на цепной звездочке от длины вытравленной цепи необходимо помнить, что происходит одновременный подъем двух якорей, что длина цепи каждого из них при этом равна половине длины цепи правого якоря.
Нагрузочные диаграммы якорных электроприводов
Характеристики состояния якорной цепи в процессе съёмки судна с якоря являются основными промежуточными параметрами, позволяющими осуществить построение нагрузочных диаграмм электропривода. Обычно используются упрощенные графические диаграммы зависимостей усилий на цепной звездочке в функции длины якорной цепи (рис. 5.3, 5.4).
Момент на звездочке определяется произведением усилия на звездочке на её радиус
М зв1 = = 4140 Н*м
М зв2 = = 5568,52 Н*м
М зв3 = = 3097 Н*м
М зв4 = = 1235,7 Н*м
М зв5 = = 7205,1 Н*м
М зв6 = = 2471,5 Н*м
где Т з i - текущее значение усилия натяжения на звездочке, Н;
D з - диаметр цепной звездочки, м: диаметр пятикулачковой звездочки, чаще всего применяемой на якорных устройствах речных судов, может быть определён по формуле
D з = 13,7 d =13,7*0,02 5=0, 34 м
где d - калибр цепи, мм.
Момент на валу электродвигателя определяется известным из механики уравнением
M 1 = = 34,7 Н*м
M 2 = = 46,7 Н*м
M 3 = = 26 Н*м
M 4 = = 10,3 Н*м
M 5 = = 60,5 Н*м
M 6 = = 20,7 Н*м
где i - передаточное число редуктора;
з мех - механический коэффициент полезного действия передачи.
Для предварительной оценки передаточного числа задаются скоростью выбирания якорной цепи и частотой вращения электродвигателя.
i = = 142
где n" ном = 670 ? 1400 - ориентировочное значение номинальной частоты вращения электродвигателя, об/мин;
V - скорость выбирания якорной цепи, м/с: согласно требованиям российского Речного Регистра должна быть больше 0,12 м/с и при практических расчетах принимается в пределах (0,14 ? 0,17) м/с.
Полученное значение передаточного числа уточняют по справочнику.
i = 170
Механический коэффициент полезного действия якорно-швартовых механизмов обычно находится в пределах з мех = 0,7 ? 0,75.
Используя данные уравнения получают граничные значения моментов на валу двигателя в процессе съемки судна с якоря.
При построении нагрузочных диаграмм (для якорных механизмов это зависимость момента на валу исполнительного электродвигателя от длины якорной цепи) в масштабе по оси ординат откладывают рассчитанные значения моментов, по оси абсцисс длину выбираемой на каждой стадии якорной цепи.
Нагрузочная диаграмма якорного электропривода при съемке судна с якоря.
Нагрузочная диаграмма якорного электропривода при одновременном поднятии двух якорей.
Определение мощности электродвигателя
швартовой якорный электропривод судно
Предварительный расчёт мощности и выбор электрод
В практике определения мощности исполнительных электродвигателей якорных и якорно-швартовых механизмов расчётное значение номинального момента устанавливают по наибольшему моменту М 2 нагрузочной диаграммы.
При трогании двигателя оказываются повышенными статические коэффициенты трения отдельных пар механизма передачи. Кроме того, необходим некоторый запас на создание активного момента для разгона системы. По опыту завода "Динамо" общий необходимый избыток пускового момента оценивается в 50%: =1,5* 46,7 = 70 Н*м
Тогда, учитывая требования Российского речного Регистра, расчетное значение номинального момента может быть определено по выражению
где л м = 2 ? 2,5 - перегрузочная способность двигателя;
К u = 0,9 - коэффициент запаса на падение напряжения;
К м = 0,9 - коэффициент запаса на механический износ.
Расчетное значение мощности используемого электродвигателя, кВт
где n" ном - расчетное значение номинальной частоты вращения; принималось при определении передаточного числа редуктора.
Двигатель выбирается из каталогов специальных серий, выпускаемых промышленностью для якорно-швартовных механизмов, типа МАП и ДПМ, в зависимости от рода тока и величины номинального напряжения судовой сети. При этом должно выполнятся условие, где Р ном30 - номинальная мощность выбранного электродвигателя в тридцатиминутном режиме работы.
Номинальная частота вращения выбранного электродвигателя n ном должна быть примерно равна расчетному значению номинальной частоты вращения
Тип двигателя- МАП421-4/8
Мощность - 7 кВт
Режим работы - 30-ти минутный на основной частоте вращения
Частота вращения - 1400 об/мин
Напряжение - 380 В
Номинальный ток статора -18,3 А
Пусковой ток - 95 А
Максимальный момент - 145 Н*м cos 9 - 0.84
Опыт расчёта и построения механических характеристик этих двигателей показывает, что наиболее точный результат в области рабочих скольжений дает упрощенная формула Клосса.
где M к = M max = 145 - критический или максимальный момент двигателя, Н м;
0,06- номинальное скольжение;
1500- частота вращения поля статора, об/мин;
3- кратность максимального момента;
47,7 Н*м - номинальный момент, Н м;
Критическое скольжение.
n к = n 0 *(1- S k )=1500*(1-0,34)=990- частота вращения при критическом скольжении
Механическая характеристика асинхронного двигателя.
Проверка выбранного электрод вигателя для якорных механизмов
Проверка на нагрев
Проверка на нагрев электродвигателей якорного механизма проводится при работе привода в двух режимах: съемке с якоря при стоянке на расчетной глубине и подъеме одного якоря; одновременному подъему двух якорей с половины глубины якорной стоянки. Оба режима осуществляются при работе двигателей постоянного тока на естественной характеристике, асинхронных двигателей - на основных обмотках.
Съемка с якоря при стоянке на расчетной глубине.
По значениям моментов М 1 , М 2 , М 3 , М 4 определяются соответствующие значения частоты вращения n 1 , n 2 , n 3 , n 4 , и тока I 1 , I 2 , I 3 , I 4 .
n 1 = 87 0 об/мин
n 2 = 850 об/мин
n 3 = 900 об/мин
n 4 = 930 об/мин
к= = = 0,32 ;
I A 1 = M 1 *к= 34,7 * 0,32 = 11,1 А
I A 2 = M 2 *к= 46,7 *0,32= 14,9 А
I A 3 = M 3 *к=26*0,32=8,32А
I A 4 = M 4 *к=10,3*0,32= 3,2 А
I р = I н * sin ? =18,3* sin 33=9, 9А
I 1 = = = 14, 8A
I 2 = = =17, 8 A
I 3 = = =12, 9 A
I 4 = = = 10,4 A
Рассчитывается время выбирания цепи на отдельных стадиях.
На первой стадии при постоянстве момента М 1 частота вращения n 1 постоянна и время работы, мин
t 1 = = 8,8 мин
На второй стадии момент возрастает линейно от значения М 1 до М 2 , а частота вращения уменьшается от n 1 до n 2 . Средняя частота вращения, об/мин
n 12 = =860 об/мин
Время работы электродвигателя на второй стадии, мин
t 2 = = 9,3 мин
Время отрыва якоря от грунта и характер изменения момента при этом определить достаточно трудно: практически двигатель может остановиться. Поэтому, при расчете на нагрев двигателей якорных и якорно-швартовных механизмов значения момента и тока на 3-ей стадии принимаются равными пусковым значениям, а время стадии - 0,5 мин. На четвёртой стадии момент меняется от значения М 3 до М 4 , частота вращения увеличивается от n 3 до n 4 .
Среднее значение частоты вращения, об/мин.
n 34 = 915 об/мин
время работы электродвигателя, мин
t 4 = =11 мин
Общее время работы электродвигателя при съемке с якоря, мин,
T = 8,8 + 9,3 +0,5+ 11 = 29,6 мин
Диаграмма I = f(t) при съеме судна с якоря.
Эквивалентный ток двигателя при работе по съемке судна с якоря, А
Для речных судов время съемки с якоря не превышает 15 - 20 минут. Согласно отраслевых требований электропривод должен обеспечить последовательно два подъема якоря с расчетной глубины якорной стоянки, при этом стоянка под током в течении 30 с учитывается только один раз. Эквивалентный ток двигателя при последовательной двукратной съемке с якоря, А
Мощность двигателя для якорных и якорно-швартовных механизмов выбирается по 30 минутному режиму работы, поэтому эквивалентный ток необходимо привести к 30 минутному режиму, если время работы при последовательной двукратной съемке с якоря будет больше или меньше 30 минут.
T экв =2*8,8+2*9,3+0,5+2*11= 58.7мин
I экв 30 =16,6* =18,1
Двигатель проходит проверку на нагрев при работе по съемке судна с якоря, если выполняется условие
Подъем двух якорей с половины расчетной глубины якорной стоянки.
По значения моментов М 5 и М 6 (рис 5.6) определяют соответствующие значения частоты вращения n 5 и n 6 и значения токов I 5 и I 6 .
N 5 =780 об/мин
n 6 =910 об/мин
I A 5 = M 5 *к=60,5*0,32=19.3А
I A 6 = M 6 *к=20,7*0,32=6,6А
I 5 = = =21,6 А
I 6 = = = 11,8 А
n 34 = 845 об/мин
время работы в режиме одновременного подъема двух якорей, мин.
t 56 = = 15,6 мин
Диаграмма I = f(t 5) при одновременном подъеме двух якорей.
Эквивалентный ток при одновременном подъеме двух якорей, А
Электродвигатель проходит проверку на нагрев, если выполняется условие
I ном30 =16,9* = 12,1 А
где I ном - номинальный ток электродвигателя в 30-минутном режиме работы, А
Схе ма управления электродвигателем
Выбираем схему кулачковых контроллеров с тиристорными коммутаторами для управления двухскоростного электродвигателя:
Работа схемы:
При переводе маховичка контроллера в рабочее положение (1,2 или 3) сначала замыкаются без тока реверсивные контакты Q3, Q4 или Q5, Q6 (на положении 1) и контакты Q9, Q10 или Q11, Q12 (на положении 2 или 3). Промежуточные положения П являются нефиксированными.
Включение электродвигателя тиристорными коммутаторами ТК происходит только после замыкания контактов S1 и S2. При переводе маховика контроллера в нулевое положение, наоборот, первыми размыкаются контакты S1 и S2, в результате чего тиристоры блока ТК закрываются. Контакты скорости Q9, Q10, а также реверсивные контакты контроллера размыкаются уже при отсутствии тока в цепи. Состояние тиристоров силового блока контролируется реле KV (блок K), контакты которого включены в управляющие цепи тиристорного коммутатора тормоза YB. Силовой тиристорный блок ТК, блок тормоза ТК, а также блоки контроля К и защиты от перенапряжения ЗП размещаются в отдельном шкафу контроллера.
Блок ЗП предназначен для защиты тиристоров силового блока и блока тормоза от кратковременных, но значительных перенапряжений, которые могут возникать в сети, питающий данный привод. Принцип действия защиты основан на том, что конденсатор, включенный на выходе выпрямительного моста, представляет малое сопротивление для импульсов переменного тока.
Выбор аппаратов управления.
Выбираем:1) тиристорный коммутатор сериии ТК-0,4-150:
Номинальное напряжение - 380в
Пусковой ток - 150А
2)Автоматический выключатель серии ВА 57-31
Номинальнай ток - 25А
3)Тепловое реле марки РТЛ-1022 18-25А
Литература
1. Шмаков М.Г. Климов А.С. Якорные и швартовные устройства. - Л.: Судостроение, 1964. - 415с.
2. Чиняев И.А. Судовые вспомогательные механизмы. - М.: Транспорт, 1989. - 294с.
3. Судовые электроустановки и их автоматизация. /К.Т. Витюк, П.И. Гриценко, П.К. Коробов, В.В. Тихонов/ 2-е изд. - М.: Транспорт, 1986. - 448 с.
4. Бабаев А.М. Ягодкин В.Я. Автоматизированные судовые приводы. - М.: Транспорт, 1986. - 448 с.
5. Головин Ю.К. Судовые электрические приводы. - М.: Транспорт, 1991. - 327 с.
6. Российский речной Регистр. Правила (в 3-х т.). Т.1.- М: Марин инжиниринг сервис, 1995. - 329 с.
7. Российский речной Регистр. Правила (в 3-х т.). Т.2.- М: Марин инжиниринг сервис, 1995. - 432 с.
8. Сыромятников И.А. Режимы работы асинхронных и синхронных электродвигателей. - М.: Госэнергоиздат, 1963. - 528 с.
9. Яуре А.Г. Покрасс И.И. Белый В.А. Электроприводы палубных механизмов. - Л.: Судостроение, 1967. - 314 с.
10. Чиликин М.Г. Сандлер А.С. Общий курс электропривода. - М.: Энергоиздат, 1981 - 576 с.
11. Судовые электроприводы. Справочник /А.П. Богословский, Е.М. Певзнер, И.Р. Фрейдзон, А.Г. Яуре/. Т1 - Л.: Судостроение, 1983. - 352с.
12. Судовые электроприводы. Справочник /А.П. Богословский, Е.М. Певзнер, И.Р. Фрейдзон, А.Г. Яуре/. Т2 - Л.: Судостроение 1983. - 384с.
13. Справочник судового электротехника /Китаенко Г.И./. (в 3-х т) т1 - Л.: Судостроение, 1980. - 528 с.
Подобные документы
Определение массового водоизмещения проектируемого буксирного судна; его главных размеров, коэффициентов полноты водоизмещения, конструктивной ватерлинии и мидель-шпангоута. Уточнение величины осадки. Проверка выполнения требований Речного Регистра.
контрольная работа , добавлен 15.09.2012
Судна, в которых применяется продольная система набора. Оценка плавучести судна и особенности нормирования этого качества. Регламентирование грузовой марки. Назначение якорного устройства, его составные части и расположение. Движители быстроходных судов.
контрольная работа , добавлен 17.05.2013
Вероятность опрокидывания судна. Расчётная ситуация "Критерий погоды" в Требованиях Российского Морского Регистра судоходства. Определение опрокидывающего момента и вероятности выживания судна. Требования к посадке и остойчивости повреждённого судна.
презентация , добавлен 16.04.2011
Определение длины якорной цепи, необходимой для удержания судна на якоре и силы ее наибольшего натяжения у клюза; радиуса окружности, которую будет описывать корма; сил ветра и течения, действующих на сухогруз. Сумма действующих на судно внешних сил.
лабораторная работа , добавлен 19.03.2015
Подготовка судна к сдаточным испытаниям. Швартовные испытания, проверка качества постройки судна, монтажа и регулировки оборудования. Ходовые испытания и сдача судна. Ревизия главных и вспомогательных механизмов и устройств. Контрольный выход судна.
реферат , добавлен 09.07.2009
Расчет продолжительности рейса судна. Судовые запасы на рейс: топливо, смазочное масло, пресная вода и продовольствие для нужд экипажа. Размещение запасов. Таблица вместимости грузовых танков. Построение диаграмм статической и динамической остойчивости.
курсовая работа , добавлен 31.10.2012
Определение инерционных характеристик судна. Выбор его курса, скорости хода в штормовых условиях. Расчет ледопроходимости корабля при движении в ледовом канале. Построение диаграмм статической и динамической остойчивости. Определение веса палубного груза.
курсовая работа , добавлен 05.01.2015
Действия капитана при постановки судна на якорь. Подход к месту якорной стоянки и маневрирование при отдаче якоря при наличии ветра и течения. Маневрирование при развороте судна в узкости. Перетяжка судов вдоль причала. Перешвартовка к другому причалу.
реферат , добавлен 02.10.2008
Общие характеристики судна-прототипа, его вспомогательных механизмов, систем и устройств. Выбор рулевой машины, якорно-швартовного, спасательного, буксирного устройства. Оборудование и механизмы общесудовых и специальных систем. Расчет якорного брашпиля.
курсовая работа , добавлен 19.04.2013
Схема плавания судна при отрицательных температурах. Оценка опасностей и возможных аварийных случаев на предмет частоты возникновения и серьёзности последствий. Ответные меры, направленные на их устранение. Определение степени риска морских операций.
Выполнение якорных операций в сложных навигационных условиях на крупных судах, особенно смешанного «река-море» плавания, является трудоёмкой, а нередко и опасной работой команды судна. Поэтому согласно требованиям Правил Речного Регистра на всех грузовых судах длиной более 60 м должна быть предусмотрена дистанционная отдача правого носового якоря с поста управления судном с помощью одного органа управления. На толкачах с поста управления судном должна осуществляться дистанционная отдача правого носового и кормового якорей. В ходовой рубке таких судов требуется установка приборов, указывающих длину вытравленной части цепи якорей. Система дистанционной отдачи якорей должна обеспечивать возможность остановки якорной цепи при любой вытравленной её длине. Продолжительность отдачи якоря не должна превышать 15 с после включения устройства дистанционной отдачи якоря.
В устройствах дистанционной отдачи якоря в основном используются электропневмогидравлические и элекгрогидравлические системы. Одна из таких систем представлена на рисунке 2.6. В состав устройства входит силовой гидроцилиндр 22 с пружиной 23, приводимый в действие электропневмогидравлической системой с панели дистанционного управления ПДУ В ходовом режиме тормозной барабан 20 якорного шпиля зажат ленточным тормозом 19 с помощью ручного валикового привода 17 и червячной передачи 24. Один конец ленты с гайкой 18 жёстко связан с корпусом шпиля, другой - с подвижным гидроцилиндром 22. Усилие зажатия ленточного тормоза определяется степенью первоначального сжатия силовой пружины 23 ручным приводом. При вращении валика 17 резьбовой шток
жёстко соединённый с червячным колесом, будет вворачиваться в гайку 18, стягивая тормозную ленту.
Рисунок 2.6 - Схема автоматизации управления якорным шпилем
Рассматриваемая система позволяет производить аварийную и автоматизированную дистанционную отдачу якоря. В первом случае на ПДУ нажимается кнопка 11 аварийной отдачи якоря, и якорная цепь вытравливается до тех пор, пока утоплена кнопка. Во втором случае переключателем 12 устанавливается требуемая длина вытравливаемой части якорной цепи, а затем нажимается кнопка 13 автоматической отдачи якоря.
Длина вытравленной цепи контролируется по свечению лампы 15 и шкале указателя 14. Лампа загорается при нажатии любой из кнопок и гаснет после того, как якорь опустился ниже клюза на 2 м. После этого загорается лампа 16, что указывает на готовность отдачи якоря. Лампы управляются с помощью микровыключателей 31, приводимых в действие кулачком 30, который поворачивается через редуктор Р, передачу 32 от грузового вала шпиля. От этой же передачи вращается якорь сельсин-датчика СД, подающего электрический сигнал на указатель длины вытравленной цепи. В автоматическом режиме по сигналу от СД подаётся управляющий импульс на торможение барабана шпиля при достижении установленной ранее длины вытравленной цепи.
Система управления работает одинаково при любом режиме отдачи якоря. При нажатии кнопки 13 автоматической отдачи якоря получает питание катушка соленоида 6, якорь которой перемещает золотник 5 вниз, преодолевая действие пружины. Вследствие этого воздух из напорной магистрали через редукционный клапан 2, сепаратор 4 и золотник 5 подаётся на золотник 3, который давлением управляющего воздуха смещается влево, преодолевая действие возвратной пружины и открывая путь сжатому воздуху в пневмогидравлический дифференциальный цилиндр 7.
Под давлением воздуха поршень в дифференциальном цилиндре перемещается и вытесняет масло из нижней полости с давлением обратно пропорциональным соотношению площадей цилиндров. Масло через невозвратный клапан 8 подаётся в гидроцилиндр 22, который, преодолевая действие силовой пружины 23, перемещается относительно поршня, ослабляет ленточный тормоз, растормаживая барабан 20. Под действием силы тяжести якоря барабан начинает вращаться, а якорная цепь - вытравливаться.
От барабана шпиля 20 через вал приводится в действие шестерённый насос 25, являющийся чувствительным элементом отрицательной жесткой гидравлической обратной связи. Масло этим насосом через невозвратный клапан 26 подаётся в верхнюю полость гидроцилиндра 22 и к регулирующему клапану 27. Давление, создаваемое насосом, определяется частотой вращения барабана 20 и соответственно сила, действующая на поршень и гидроцилиндр. Эта сила, складываясь с силой действия пружины, перемещает цилиндр вверх и притормаживает барабан, уменьшая скорость отдачи якоря. Из нижней полости гидроцилиндра масло вытесняется, запирает невозвратный клапан 8 и перетекает в дифференциальный цилиндр 7 через регулирующий клапан 9. Плавность рассматриваемого процесса определяется степенью открытия регулирующего клапана 9, а также давлением масла, создаваемого насосом 25. Это давление, в свою очередь, регулируется проходным сечением регулирующего клапана 27. Система настраивается на скорость отдачи якоря 2,3 м/с, что должно соответствовать давлению масла 12-15 МПа. При превышении максимального давления масло через предохранительный клапан 28 перепускается во всасывающую магистраль насоса. Фильтр 29 служит для очистки от механических примесей масла, идущего на рециркуляцию от насоса 25 и верхней полости гидроцилиндра
22.
При достижении заданной длины вытравленной цепи по сигналу от СД из ПДУ подаётся команда на отключение питания соленоида 6. Золотники
и 5 под действием возвратных пружин вернутся в первоначальное положение, и воздух из верхней полости дифференциального цилиндра 7 стравится в атмосферу. Давлением масла в верхней полости и силой действия пружины гидроцилиндр 22 переместится и окончательно затормозит барабан 20. Масло из нижней полости гидроцилиндра через регулирующий клапан 9 перетечёт под поршень дифференциального цилиндра 7, поставив его в исходное положение.
Приведённая схема автоматизации якорного механизма полностью не устраняет применение ручных операций. Для их исключения необходимо автоматизировать процесс отдачи и затяжки винтового стопора якорной цепи.
Для упрощения и ускорения швартовных операций на крупнотоннажных морских судах получили применение автоматические швартовные лебёдки, которые обеспечивают не только подтягивание судна, но и удержание его с постоянным заданным натяжением швартовного троса. Автоматическое управление лебёдкой обеспечивает выбирание троса и вытравливание его. Это особенно важно в процессах погрузки-выгрузки, связанных со значительным изменением осадки судна.
При автоматическом управлении лебёдка должна: травить швартов при увеличении усилия выше заданного верхнего предела; удерживать швартов при уменьшении нагрузки ниже заданного нижнего предела; удерживать швартов при нагрузках, не превосходящих суммарный предел натяжения каната. Длина стравливаемого каната (при увеличении нагрузки) ограничивается некоторыми пределами, которые можно задавать при включении лебёдки на автоматическую работу. Последнее вызвано необходимостью предотвратить самопроизвольный отход судна от причала, который возможен, например, при внезапном увеличении ветра.
По принципу автоматического устройства лебёдки подразделяются на два типа: со взвешивающим устройством и работающие по принципу уравнивания моментов, возникающих со стороны швартовного троса и приводного двигателя. Устройства второго типа применяются с приводными паровыми машинами. Устройства первого типа аналогичны устройствам автоматических буксирных лебёдок, рассматриваемых в следующей теме.
На судах внутреннего и смешанного плавания автоматические швартовные лебёдки широкого применения не получили.
Тема 2.4 Автоматизация рулевых устройств
Для облегчения труда вахтенных рулевых на судах озёрного и смешанного «река- море» плавания применяются авторулевые, использование которых началось с 1950-х годов. Все авторулевые по основной выполняемой функции можно разделить на две группы. К первой относятся авторулевые, обеспечивающие прямолинейное движение судна по заданному курсу. Его изменение осуществляется вручную вахтенным начальником путём задания нового курса. Режим работы авторулевого в этом случае называется «следящим». Вторая группа включает авторулевые, которые обеспечивают перемещение судна из одного пункта в другой по заданной программе, которая вводится вахтенным начальником. Режим работы авторулевого называют «программным регулированием».
В процессе работы система автоматического регулирования подвергается внешним воздействиям:
а) возмущающим воздействиям f ( t ) (например, действие на корпус судна волн, ветра, течений);
б) управляющим воздействием ф (t ) (введение поправок по курсу
судна).
Управляющие воздействия задаются человеком (вахтенным начальником, рулевым) на вход системы, а возмущающие воздействия направлены к объекту регулирования (судну).
Для эффективного решения задач слежения (точная и быстрая реакция на управляющие воздействия) и регулирования (устранение влияния возмущающих воздействий) в современных авторулевых используется пропорционально- интегрально- дифференциалный (ПИД) закон управления
где в - угол поворота руля;
а - угол рассогласования (ошибка), равный а = а з -а и ; а з - заданный курс судна; а - истинный курс судна.
Введение производной при А 2 ^ 0 (сигнал, пропорциональный скорости отклонения судна от заданного курса) уменьшает колебания судна около установившегося значения (рыскание), время затухания переходных процессов и повышает чувствительность авторулевого.
Интегральная составляющая в законе управления при А 3 ^ 0 вводится для повышения точности удержания судна на заданном курсе при наличии
возмущающих воздействий, имеющих постоянную составляющую момента (ветер, разность частоты вращения гребных винтов и т. д.).
На судах применяются авторулевые различных типов. Авторулевые типа АТР и «Аист» предназначены для стабилизации судна на заданном курсе и устанавливаются на судах неограниченного района плавания. Авторулевой «Печора» предназначен для стабилизации судна на заданном курсе, изменения курса с заданной угловой скоростью; устанавливаются на судах внутреннего и смешанного плавания. Авторулевые обеспечивают разные режимы работы (виды управления). Например, авторулевой «Печора» выполняет семь видов управления: «Автомат», «Циркуляция», «Следящий», «Следящий синхронно», «Следящий раздельно», «Простой», «Ручной».
Рассмотрим упрощенную структурную схему авторулевого при виде управления «Автомат», представленную на рисунке 2.7. Чувствительным элементом системы является гирокомпас ГК. Он измеряет истинный курс
Рисунок 2.7 - Упрощенная структурная схема авторулевого
17
судна и через синхронную передачу передаёт угол поворота судна по курсу в авторулевой.
Сельсин-приёмник СП курса через необратимую передачу НП поворачивает вал механического дифференциала МД. На второй вал МД от штурвала подаётся заданное значение курса а з . На выходном третьем валу МД получается разность между заданным и истинным значением курса, т. е. угол а.
Выходной вал МД поворачивает датчик курса ДК, который вырабатывает сигнал, пропорциональный углу рассогласования судна по курсу
где a 1 - коэффициент передачи ДК.
Таким образом на входе У суммируются три сигнала
Этот сигнал подаётся на вход усилителя У Дифференцирующим ДУ и интегрирующим ИУ устройствами вырабатываются дополнительные сигналы соответственно пропорциональные скорости отклонения судна от заданного курса и интеграла от угла отклонения судна
Усилитель У, исполнительный двигатель ИД, рулевая машина РМ, датчик насоса ДН от ИД и рулевого датчика РД образуют следящий рулевой привод, который поворачивает руль судна на угол, пропорциональный суммарному входному сигналу U , поступающему на вход усилителя. В нём этот сигнал усиливается. Напряжение с У поступает на ИД, поворачивающий управляющий орган насоса РМ. При этом на вход У подаётся сигнал отрицательной обратной связи, вырабатываемый ДН. Этот сигнал вычитается из управляющего сигнала У Когда величина отрицательной обратной связи станет равной управляющему сигналу на входе У, разность напряжений станет равной нулю, а, следовательно, и напряжение, подаваемое на ИД, тоже станет равным нулю. Исполнительный двигатель ИД остановится, а управляющий орган насоса повернётся на определённый угол. Насос РМ в соответствии с положением управляющего органа приведёт в движение поршни силового цилиндра СЦ рулевой машины, которые будут поворачивать руль судна с определённой скоростью.
При повороте руля на вход усилителя подаётся сигнал отрицательной обратной связи, вырабатываемый рулевым датчиком РД. Он также вычитается
из управляющего сигнала усилителя. Поскольку в рассматриваемый момент разность сигналов на усилителе была равна нулю, то под действием сигнала от РД усилитель будет вырабатывать напряжение противоположной фазы, ИД будет вращаться в обратную сторону и перемещать управляющий орган насоса Н к нулевому положению, при этом сигнал обратной связи датчика насоса ДН будет соответственно уменьшаться. Когда управляющий орган Н вернётся в нулевое положение, РМ прекратит движение, руль остановится в определённом положении, сигнал ДН будет равен нулю, сигнал РД станет равным по величине управляющему напряжению и противоположен по знаку. Разность сигналов на входе У опять будет равна нулю. При этом положение руля определяется величиной поступившего управляющего сигнала и коэффициента передачи КОС (коэффициента обратной связи) датчика РД обратной связи по рулю. КОС - это отношение величины угла отклонения судна от заданного курса к величине угла перекладки руля при отключённом сигнале производной, т. е. КОС равен а/в. Чем меньше КОС, тем на больший угол необходимо повернуть руль, чтобы выработать напряжение обратной связи, равное управляющему напряжению, то есть наблюдается обратно пропорциональная зависимость. Опытные данные показывают, что при уменьшении КОС судно быстрее отрабатывает заданное значение поправки к курсу, но при этом увеличивается перерегулирование и число колебаний судна. Настройка системы управления осуществляется при испытании на стендах и в эксплуатационных условиях.
Якорное устройство на судах служит для обеспечения надежной стоянки в море, в порту, на рейде и в других местах, удаленных, от берега, путем крепления за грунт с помощью якоря и якорь цепи.
В состав якорного устройства входят: якоря, якорь цепи (канаты), якорные машины, якорные клюзы и стопора.
Якоря разделяют в зависимости от их назначения,навспомогательные - для удержания судна в заданном положении во время стоянки на основном якоре, истановые , предназначенные для удержания судна в заданном месте.
Размеры, и количество якорей назначают по Правилам Регистра в зависимости от размеров корпуса и надстроек судна. Держащая сила якоря в среднем в 10 раз больше его массы.
Основными частями любого якоря являются веретено и лапы. Якоря различают по подвижности и количеству лап (до четырех) и наличию штока. К безлапым относят мертвые якоря (грибовидные, винтовые, железобетонные), используемые при установке дебаркадеров, плавучих маяков, и других плавучих сооружений.
Существуют якоря повышенной держащей силы (с поворотными лапами и штоком в виде поперечных утолщений на лапах). К этому типу относят якорь Матросова применяемый на катерах и буксирах.
На малых судах и баржах используют многолапные бесштоковые якоря, называемые кошками. Суда ледового плавания снабжают специальными однолапыми бесштоковьми ледовыми якорями, предназначенными для удержания судна у льда.
Якорная цепь.
Якорная цепь служит для крепления якоря к корпусу судна.
Она состоит из звеньев, образующих смычки длиной 25 -27 м , соединенные одна с другой при помощи специальных разъемных звеньев.
Смычки образуют якорную цепь длиной от 50 до 300 м. В зависимости от расположения в якорной цепи различают якорную (крепящуюся к якорю),промежуточные икоренную смычки .
Крепят любые якоря к якорной цепи при помощи якорных скоб. Чтобы предупредить скручивание цепи, в нее включают поворотные звенья - вертлюги .
Якорная смычка состоит из :
d - звена концевого,
f - звена увеличенного,
е - вертлюга,
a - звена общего, калибром 16-82 мм, 2-й категории прочности. Для крепления и экстренной отдачи коренного конца якорной цепи применяют специальное устройства с откидным гаком -глаголь-гак , позволяющим легко освободить судно от вытравленной якорной цепи.
Устройство для быстрой от дачи якорной цепи, устанавливаемое в цепном ящике, должно иметь дистанционный привод управления, выведенный на открытую или другую палубу в доступном месте.
Якорные цепи различают по калибру - диаметру поперечного сечения прутка звена. Звенья цепей калибром более 15 мм должны иметь распорки -контрфорсы .
Якорные цепи:
1 - звено;
2 - контрфорс;
3 - концевое звено;
4 - соединительная скоба;
5 - вертлюг;
6 - якорная скоба;
7 - скоба якоря В походном положении якорную цепь хранят в цепном ящике с деревянной обшивкой. Для обеспечения самоукладки якорной цепи цепные ящики имеют обычно круглое сечение, диаметр которого составляет около 30 (35 калибров якорной цепи.
Якорными машинами для подъема якоря служат лебедки с горизонтальной осью вращения барабана -брашпили .
Брашпиль электрический :
1 - двигатель;
2 - червячный редуктор;
3 - цилиндрические шестерни;
4 - цепная звездочка;
5 - ленточный тормоз;
6 - турачка (швартовный барабан);
7 - грузовой вал.
Или с вертикальной осью вращения барабана -шпили .
Якорный шпиль:
1 - электродвигатель;
2 - редуктор (червячный);
3 - вертикальный вал;
4 - грузовой вал;
5 - цепная звездочка;
6 - швартовный барабан;
7 - колодочный тормоз. Брашпиль, устанавливаемый вДП (деометральной плоскости), обслуживает якорные цепи правого и левого бортов (на супертанкерах применяют полубрашпили - раздельные брашпили, смещенные от ДП к бортам).
Отдача якоря происходит за счет собственной массы. При этом во избежание чрезмерного разгона якорная цепь, сматывающаяся через звездочку брашпиля, притормаживается ленточным тормозом.
На оси звездочек брашпиля, по ее концам, обычно устанавливают турачки (барабаны для наматывания швартовных тросов при швартовке.
Благодаря наличию специальных муфт турачки могут работать при неподвижной звездочке и наоборот.
Шпиль обслуживает только одну якорную цепь каждого борта.
Механизм шпиля разделяют обычно на две части: верхнюю, состоящую из звездочки со швартовным барабаном и находящуюся над палубой, и нижнюю, состоящую из двигателя и редуктора, располагаемых под палубой.
Тормозят вытравливаемую якорную цепь с помощью колодочного тормоза. Брашпили и шпили имеют электрический, электрогидравлический или паровой привод.
В случае необходимости небольшие шпили могут иметь ручной привод. Они приводятся во вращение вручную при помощи вымбовок - съемных деревянных рычагов, вставляемых в выемки швартовного барабана.
Якорные клюзы .
Якорные клюзы предназначенны для уборки цепи и уборки якоря.
В зависимости от типа и назначения судна различают клюзы обычные, открытые и с нишей .
Обычные клюзы устанавливают на большинстве транспортных, промысловых и вспомогательных судов; их изготовляют литыми или сварными.
Открытые клюзы , представляющие собой массивную отливку с желобом для прохода якорной цепи и веретена якоря, устанавливают в месте соединения палубы с бортом. Их применяют на низкобортных судах, на которых обычные клюзы в виде труб, оканчивающихся бортовыми и палубными раструбами, нежелательны, так как через них на волнении на палубу попадает вода.
Клюзы с нишей в бортовой обшивке позволяют убирать якорь заподлицо с обшивкой, уменьшая тем самым возможность повреждения при движении во льдах, буксировке и швартовках. Их предусматривают на судах ледового плавания, буксирах, спасателях, пассажирских и промысловых судах.
Стопоры предназначены для крепления якорных цепей и удержания якоря в клюзе в походном положении.
Для этого используют винтовые кулачковые стопоры, закладные стопоры - стопоры с закладным звеном, и эксцентриковые (на малых судах).
Для более надежного закрепления якоря служат дополнительные цепные стопоры, короткие цепные смычки, пропускаемые через якорную скобу и закрепляемые двумя концами к обухам на палубе.
ШВАРТОВНОЕ УСТРОЙСТВО - совокупность приспособлений и механизмов расположенных на верхней палубе и предназначенных для надежного удержания корабля у причала (пирса), плавучих сооружений или борта другого корабля. Оно обеспечивает швартовку корабля кормой, бортом (лагом) и носом, а также используется для буксировки, передачи грузов на ходу и в других случаях. Общий вид швартовного устройства надводного корабля показан на рис. 2.1.
Рис.
2.1. Швартовное устройство надводного
корабля:
1, 11 - швартовные клюзы; 2 -
кнехт; 3, 10 - шпили; 4 - киповая планка;
5 - утка: 6 - вьюшки; 7 - корзины для
кранцев; 8 - сходни; 9 - битенг; 12 -
швартовы
Швартовное устройство включает: швартовы - гибкие стальные, синтетические или растительные тросы, с помощью которых подтягивают и крепят корабль; приспособления для хранения швартовов и их подачи; кнехты, битенги, утки, служащие для закрепления швартовов на палубе корабля; швартовные клюзы и киповые планки, предназначенные для вывода швартовов за борт, придания им нужного направления и предохранения от перетирания о борт; швартовные механизмы - шпили, брашпили, лебедки, служащие для выборки и травления швартовов; кранцы, смягчающие удар корпуса о причал или борт другого корабля.
Кнехты - парные стальные (редко чугунные) цилиндрические тумбы, закрепленные на общем фундаменте и прочно связанные с корпусом судна.
Швартовные механизмы - шпили и лебедки - предназначены для выборки и травления швартовов, находящихся под нагрузкой. Швартовные лебедки на военных кораблях не применяются. Для работы с носовыми швартовами используются швартовные барабаны шпилей и брашпилей. Большие корабли имеют на юте один или два швартовных шпиля; катера и подводные лодки могут их не иметь. Различают два основных типа швартовных шпилей: - двухпалубные, у которых на верхней палубе расположена головка шпиля, остальные механизмы - на палубе, находящейся ниже верхней; - однопалубные, у которых все механизмы располагаются на верхней палубе или под ней, на общей фундаментной раме вблизи головки шпиля; наиболее современными однопалубными шпилями являются безбаллерные. Д в у х п а л у б н ы й ш в а р т о в н ы й шпиль изображен на рис. 2.12. На верхней палубе находится головка шпиля - конусный швартовный барабан, соединенный с вертикальной осью - баллером, который приводится во вращение электродвигателем через редуктор. Электродвигатель имеет электромагнитный колодочный тормоз, с помощью которого он стопорится; при выключении питания.
Рис.
2.12. Швартовный шпиль ШЭР-13Д/1:
1 - головка
шпиля; 2 - баллер; 3 - редуктор; 4 -
электродвигатель; 5 - колодочный тормоз
Устройство головки шпиля показано на рис. 2.13. Швартовный барабан соединен с помощью пальцев с муфтой, неподвижно насаженной на баллер, и вращается на бронзовых втулках вокруг неподвижного корпуса редуктора. По внутреннему зубчатому ободу корпуса редуктора обкатываются три шестерни-сателлита, входящие в зацепление с жестко посаженной на баллер шестерней. В нижней части швартовный барабан имеет четыре пала (собачки), которые для предотвращения обратного хода упираются в храповые зубцы на фланце корпуса редуктора.
Рис.
2.13. Головка шпиля ШЭР-13Д/1:
1 - гнездо
для вымбовки; 2, 3 - отверстия для смазки;
4 - отверстие для доступа к пальцу; 5 -
палец; 6 - втулка; 7 - швартовый барабан;
8 - редуктор; 9 - шестерня-сателлит; 10 -
баллер; 11 - шестерня баллера; 12 - фланец
корпуса редуктора; 13 - корпус редуктора;
14 - муфта; 15 - пал (собачка)
Шпиль имеет ручной (аварийный) привод с помощью вымбовок, вставляемых в специальные гнезда. Чтобы перевести на ручной привод, необходимо отключить швартовный барабан от баллера, для чего через специальные отверстия из муфты вынуть пальцы. Другие отверстия в головке шпиля служат для заполнения внутренних полостей смазкой. Б е з б а л л е р н ы й ш в а р т о в н ы й ш п и л ь (рис. 2.14) имеет меньшие габариты, так как электродвигатель и редуктор расположены внутри головки. Все узлы шпиля смонтированы на корпусе редуктора, который крепится к палубному фундаменту. Вращающий момент электродвигателя через соединительную муфту, шестерни редуктора и ведущую шестерню передается на внутренний зубчатый венец швартовного барабана. Швартовный барабан вращается вокруг неподвижного опорного стакана. Электродвигатель снабжен электромагнитным колодочным тормозом.
Рис.
2.14. Швартовный шпиль ШЭ-58:
1 - колодочный
тормоз; 2 - электродвигатель: 3 - опорный
стакан; 4 - швартовный барабан; 5 -
соединительная муфта;
6 - корпус редуктора; 7 - зубчатый венец; 8 - ведущая шестерня
Важными элементами якорного устройства являются якорные механизмы, предназначенные для подъема и отдачи становых якорей и удержания якорной цепи при стоянке судна на якоре.
Поскольку эти механизмы используются также для выбирания швартовных тросов, их часто называют якорно-швартовными.
К ним относятся машины с горизонтальным цепным барабаном - брашпили и якорно-швартовные лебедки и с вертикальным - шпили. Они приводятся в действие с помощью парового, электрического или электрогидравлического приводов. На судах транспортного флота наиболее широкое распространение получили якорные механизмы с электрическими приводами.
Брашпиль с электрическим приводом
показан на рис. 33. Вращение электродвигателя 1 через редуктор 2 и систему зубчатых колес 3 передается главному валу 4, уложенному в подшипниках на станине.
На главном валу свободно насажены два цепных барабана - звездочки 5, имеющие углубления для захвата якорной цепи. Звездочки соединяются с валом при помощи кулачковых или фрикционных муфт.
Каждая звездочка имеет ленточный стопор (рис. 34). Его стальная лента 1 охватывает почти всю окружность тормозного диска 2, жестко соединенного со звездочкой. Вращением рукоятки винтового привода 3 по часовой стрелке стягиваются концы стальной ленты, и она надежно зажимает диск звездочки, исключая ее вращение на валу при разобщенных муфтах. Для выбирания швартовных тросов на концах главного или вспомогательного вала имеются вспомогательные швартовные барабаны-турачки.
На судах с бульбообразной формой носовой оконечности часто вместо обычного брашпиля устанавливают в районе якорных клюзов раздельные якорно-швартовные лебедки. Эти лебедки, как и брашпили на современных судах, имеют дистанционное управление из рулевой рубки.
Якорно-швартовный шпиль
(рис. 35) с электрическим приводом принципиально отличается от брашпиля лишь тем, что имеет вертикально расположенный главный вал и один цепной барабан (звездочку), т. е. он предназначен для отдачи и подъема одного якоря.
На главном валу выше звездочки имеется швартовный барабан. Звездочка соединяется с валом при помощи муфты и имеет ленточный стопор.
Шпиль устанавливается обычно на кормовой палубе вблизи кормового якорного клюза, а электрический привод - под палубой, что повышает надежность работы электродвигателя, особенно при низких температурах воздуха, и создает лучшие условия для производства швартовных операций.
Эксплуатация якорных и швартовных механизмов осуществляется в соответствии с ПТЭ инструкцией завода-изготовителя механизма и дополнительными указаниями службы судового хозяйства.
Перед выходом судна в рейс механик, за которым закреплены якорныеи швартовные механизмы, должен осмотреть и подготовить их к работе.
До выполнения якорных операций брашпиль должен, быть подготовлен и опробован на холостом ходу. При этом необходимо:
Проверить исправность брашпиля и отсутствие помех, мешающих движению его подвижных частей;
Смазать трущиеся поверхности, заправить масленки и тавотницы и проверить наличие масла в ваннах червячных передач;
Зажать ленточные тормоза и отсоединить цепные барабаны от машины брашпиля;
Проверить безотказность действия соединительных муфт;
Проверить надежность включения ручного привода брашпиля;
Проверить работу брашпиля, проворачивая его вал на несколько оборотов в одну и другую сторон
При наличии на судне брашпиля, работающего от электродвигателя, вахтенный механик должен проверить исправность не только механической, но и электрической его части. Ток на подстанцию, питающую электродвигатель брашпиля, включает электромеханик по, указанию с мостика.
Правила Регистра требуют, чтобы на судне имелись запасные части к брашпилю: вкладыши или подшипники червячного вала и тормозные ленты (по одному комплекту).
При отдаче якоря на глубину более 30 м необходимо стравить брашпилем не менее одной смычки цепи. При глубине более 40 м и в местах с каменистым грунтом брашпилем стравливают всю цепь.
При электрическом приводе брашпиля после подъема или отдачи якоря необходимо отключить питание электродвигателя.
При ежегодном возобновлении документов на право плавания якорное устройство предъявляется инспектору Регистра. Испытание якорных цепей производят раз в четыре года. Якорные цепи подлежат замене, если диаметр звена уменьшился на 10% или площадь его поперечного сечения уменьшилась на 20%. Выработка зубьев шестерен брашпиля не должна превышать 10% от первоначального размера, зазор между зубьями не должен превышать 3 мм. Износ зубьев шестерен привода шпиля допускается до 10% первоначального размера, гребней червяка - до 5%, суммарный зазор между зубьями не должен превышать 2 мм.
В связи с плаванием судов морского флота в различных широтах и изменением климатических условий необходимо обращать особое внимание на поддержание плотности и непроницаемости соединений систем гидравлических палубных механизмов, особенно на участках, проходящих через грузовые трюмы.
Швартовные операции с использованием автоматических швартовных лебедок производятся при ручном управлении лебедкой.
После пришвартовки судна управление лебедкой переключается на автоматическое. Эксплуатация автоматических швартовных лебедок должна производиться в строгом соответствии с заводской инструкцией и указаниями службы судового хозяйства.
Для этих лебедок величину регулируемого вытравливания каната необходимо назначать исходя из наибольшего ожидаемого изменения осадки судна при переходе от порожнего состояния к груженому или с учетом изменения уровня воды в шлюзах (для шлюзующихся судов). При эксплуатации якорно-швартовных механизмов необходимо выполнять также требования ПТЭ (33).
Диаметр каната определяется как
Диаметр грузового барабана определяется по опытной формуле, устанавливающей зависимость его диаметра троса, т.е.
Длина барабана между ребордами выбирают в зависимости от условий наматывания на него троса длиной от 40 до 70м
Число оборотов барабана в минуту
Число оборотов электродвигателя
i - общее передаточное число редуктора лебёдки, которое задаётся.
По значениям мощности N,h числа оборотов электродвигателя п д по справочным таблицам подбирают марку двигателя, который должен обеспечить работу лебёдки.
При переработке 1т груза расходуется:
В электрических лебёдках 0,75кВт х ч
В паровых лебёдках около 50 кг пара.
При расчёте буксирных лебёдок диаметр буксирного троса выбирают по характеристике буксируемого судна.
