Трюмные системы сухогрузного теплохода г/п 3400т

   d

, мм

   d

   Для отливного трубопровода принимаем  трубу Dу=80. Труба имеет: наружный диаметр D=89 мм и толщину стенки S=4,5 мм. 
 

2.2 Составление схемы системы

   2.2.1 Составление схемы  балластной системы 

   В соответствии с техническим заданием система компонуется по централизованному принципу, балластный насос находится на правом борту.

   Приемники в балластных цистернах располагаются  у кормовых переборок в районе 20, 52 и 83шп. Приемники, расположенные в двойном дне смещены к правому борту, что обеспечивает откачку балласта при прямом положении судна и при крене на правый борт. Отростки ведущие в балластные цистерны в соответствии с заданным принципом компоновки отростки присоединяются к балластной магистрали, проходящей вдоль носовой переборки машинного отделения. Отростки присоединяются посредством клинкетной задвижки.

   Магистраль  присоединяется к насосу через отсечную клинкетную задвижку, за которой установлен фильтр.  Между задвижкой и фильтром присоединен отросток непосредственного осушения, снабженный невозвратно-запорным клапаном с дистанционным приводом с главной палубы.

   Отливные  отверстия балластной системы установлены на каждом борту МО в районе 131шп. на высоте 0,3 м выше КВЛ. Отливные отверстия снабжены угловыми невозвратно запорными клапанами с дистанционным приводом с главной палубы.

   Балластный  насос располагается в районе 131 шп. на правом борту.

   В соответствии с заданной компоновкой  приемники присоединены к общей  магистрали, проходящей в МО. Отростки присоединены к магистрали посредством клинкетных задвижек.

   Выходной  патрубок насоса присоединен к отливной перемычке, соединяющей отливные отверстия  левого и правого борта. Присоединение производится через невозвратно-запорный клапан. В районе присоединения на перемычке установлены маневровые проходные невозвратно-запорные проходные клапаны, позволяющие изменять борт выкачки без закрытия бортовых клапанов.

   Для заполнения цистерн балластом входной  трубопровод насоса имеет ответвление, присоединенное к кингстонной перемычке  посредством клинкетной задвижки.

     Нагнетательный трубопровод присоединен  к балластной магистрали и  отделен от всасывающего трубопровода  клинкетной задвижкой и имеет  отростки для присоединения к  перемычкам, ведущим к узлам схемы  осушительной системы.

   Операции  с балластом в форпике осуществляются осушительным эжектором. Объем балласта 228м³. Требуемое время не более 16ч.

   Производительность  эжектора должна быть не менее

   

     Производительность насоса должна обеспечивать скорость воды не менее 2 м/с во внутренних диаметрах отростков, идущих в цистерны и определенных по приведенной ниже формуле.

   Q=5,65*10^-3*d² , м³/ч

   Q=5,65*10^-3*83,7²=39,6 м³/ч

   Выбираем  эжектор по большей производительности.

   Принимаем эжектор ВЭЖ 40 к установке. 

2.2.2 Система воздушных  и измерительных  труб 

   В соответствии с п.10.1.2 каждая балластная цистерна оборудована воздушной  трубой. выведенной на главную палубу. Воздушные трубы, как этого требует п.10.1.2 установлены в местах наиболее удаленных от наполнительных отростков.

     Высота воздушных труб измеряется  от палубы до уровня жидкости  в трубе при ее заполнении  и соответствии с п.10.1.4 составляет  760 мм.

   Внутренний  диаметр d_В воздушной трубы находится из п.10.1.10, в соответствии с которым площадь сечения воздушной трубы должна составлять 1,25 площади наполнительного отростка. В соответствии с принятыми диаметрами наполнительных отростков в таблице 2.1, выбираем для воздушных труб диаметр на шаг больше, чем диаметр наполнительного отростка. Принимаем Dу 150.

   Толщина стенок воздушных труб в соответствии с п.10.1.4 выбирается из условия, что:   d_ВНУТ мм мм

                       d_ВНУТ мм мм

   Промежуточные значения выбираются путем интерполяции

   S_СТ=

, мм

   S_СТ=

мм

   Округляем до ближайшего значения, получаем S_СТ=8 мм.

   В соответствии с п.10.1.8 выходные концы  труб, расположенные на открытой палубе надводного борта, оборудованы защитной головкой с сеткой и шаровым клапаном, препятствующим попадание забортной  воды внутрь цистерны.

   Расположение  воздушных труб показано на плане  трюма.

   Каждая  балластная цистерна снабжена измерительной  трубой, выведенной на главную палубу. Измерительные трубы прикреплены  к главной палубе латунными втулками и закрыты плотными пробками с  указанием направления открытия. Рядом с каждой втулкой помещена отличительная планка с указанием  цистерны.

   В соответствии с п.10.6.7 в качестве измерительных используются стальные шовные трубы Dу32 с толщиной стенки S=5 мм. Нижние концы измерительных труб находятся в непосредственной близости от наполнительных отростков, они закреплены относительно днища цистерны кронштейнами. Под открытым концом трубы к днищу цистерны приварена накладка толщиной не менее толщины стенки цистерны. 
 

2.3 Предварительный  расчет балластной  системы на осушение

   2.3.1 Выбор расчетной  магистрали при  работе на осушение  балласта 

   В качестве расчетной магистрали выбираем наиболее энергоемкий путь воды по трубопроводу.

   В рассматриваемой системе такой  путь начинается с приемного раструба, расположенного  в БЦ№3 в районе 22шп. на правом борту и заканчивается отливным отверстием в МО на левом борту в районе 132шп.

   Расчетная магистраль разбивается на участки, в пределах которых предполагается постоянство диаметров труб:

   Участок 1-2 - от приемного раструба, расположенного на правом борту в двойном дне в районе 21шп. до точки присоединения отростка к балластной магистрали, проходящей в МО. Длина участка определяется по разнице шпангоутов:

   l_1-2=(n₂-n₁)a+l_МО,

   где     а- шпация,

             n2- шпангоут, на котором присоединяется отросток к балластной системе;

             n1- шпангоут, на котором расположен приемный раструб;

   l_1-2=(127-21)0,6+4,185=67,8 м 

   Участок 2-3 - от точки присоединения отростка к магистрали до точки присоединения  к входному патрубку балластно-осушительного  насоса. Длина участка определяется по плану трюма МО:

   l_2-3=5,22 м

   Участок 3-4 - от выходного патрубка балластно-осушительного  насоса до отливного отверстия, расположенного на левом борту в районе 132 шп. Длина участка определяется по плану трюма МО с учетом высоты подъема трубопровода от второго дна до отливного отверстия:

   l_3-4=l_MO+T-h_дд+0,3

   l_3-4=14,85+4,5-0,85+0,3=18,8 м

   Схема расчетной магистрали показана на рисунке 2.1 с указанием гидравлических характеристик  и геометрических высот подъема  воды. 

   2.3.2 Проверка допустимой  высоты всасывания 

   Проверка  допустимой высоты всасывания производится для расчетного случая "окончания  осушения". Расчет производится только для всасывающих трубопроводов, диаметры которых были определены выше.

   Участок 1-2: d_вн=98 мм.

     Участок 2-3: d_вн=98 мм.

   Расчет  производим в таблице 2.2 для принятой ранее производительности насоса Q=58 м³/ч.

   В результате расчета получено, что  применяемые диаметры трубопроводов  на всасывающем участке при производительности насоса Q=58 м³/ч работоспособность системы не обеспечивается, т.к. Н_вс=6,15м. Поэтому необходимо изменить диметры трубопроводов. Увеличиваем диаметр на участке 2-3 до Dу 125. Труба имеет: наружный диаметр D=133 мм и толщину стенки S=5 мм. 
 

2.4 Гидравлические расчеты балластной системы 

   2.4.1 Расчет системы  на осушение, согласование  характеристик насоса  и системы

   Гидравлический  расчет производится для наиболее энергоемкого случая "окончания осушения".

   Расчет  производится для трех значений производительности насоса:

   Q₁=49,3 м³/ч

   Q₂=58 м³/ч

   Q₃=66,7 м³/ч

   В результате расчета в средней  части таблицы 2.2 получены значения искомых величин полных потерь насоса Н_С и потерь напора Н_ВС для трех значений расхода.

   Для согласования характеристик насоса и системы строим  график системы, который затем накладываем на график характеристик насоса (рисунок 2.2).

   Случай  начало осушения в таблице не рассчитывается, а соответствующая характеристика получается эквидистантной вертикальной сдвижкой вниз характеристики для случая "окончания осушения" на величину повышения уровня воды в цистерне на момент начала осушения z=6,5 м.

    В результате расчета получено, что  диаграмма характеристики системы  пересекается с диаграммой характеристики насоса в пределах рабочей части.

    Для работы насоса, с принятой в качестве рабочей производительности Q=58м³/ч, не требуется согласование характеристик насоса и системы.

   Таким образом, характеристики насоса и системы  согласованы. Система работает при  следующих значениях параметров:

   Подача  насоса   58 м³/ч.

     Полный напор  21,2м.вод.ст.

     Рабочая мощность насоса  5,75кВт.

     КПД насоса  57%. 

   2.4.2 Расчет системы  на заполнение, согласование  характеристик насоса  и системы 

   Для расчета системы на заполнение составляем схему расчетной магистрали, которая  включает кингстонную перемычку, через  которую происходит заполнение системы.

   В виду малости трубопровода от кингстонной  перемычки до насоса этот участок  не учитывается (расчет на всасывание не производится).

   Расчетная магистраль разбита на 2 участка:

   Участок 1-2 - от выходного патрубка насоса до места присоединения отростка, ведущего в балластную цистерну. Длина участка определяется по плану МО:

   l_1-2=4,03 м.

   Участок 2-3 -отросток от магистрали до клинкетной задвижки. Длина участка определяется по плану МО:

   L_2-3=0,42 м.

   Участок 3-4: от клинкетной задвижки до приемного раструба, установленного на правом борту в районе 22 шп. Длина участка определяется по плану трюма:

   l_3-4=67,4 м.

   Схема расчетной магистрали показана на рисунке 2.3 с указанием гидравлических характеристик  и геометрических высот подъема  воды.