Судовая энергетическая установка обстановочного теплохода

Содержание

 

2.4 Определение расхода топлива, воздуха и отработавших газов…..……… 17.

2.5 Определение основных параметров…………………………………… ….  20

2.6 Построение индикаторной диаграммы…………………………………….  28

3  Исследовательский раздел…………………………………………………….30

3.1 Расчеты сопротивления воды  движению судна…………………………… 30

3.2 Определение потребной мощности судовой силовой установки………    33

3.3 Определение основных размеров главного двигателя……………………  33

3.4 Расчет элементов гребного  винта....................................................................34

4 Расчет экономии дизельного  топлива в результате замены 

энергетической установки………………………………………………………  42

5 Экономический раздел………………………………………………………… 44

5.1 Экономический анализ модернизации  СЭУ………………………………   44

6 Охрана труда…………………………………………………………………… 47

 

 

 

6.1 Общая часть …………………………………………………………………47

6.2 Расчет местной вибрации ……………………………………………………………47

Список использованных источников………………………………………… .56

                                        

                                             Введение

 

Обстановочные суда – это теплоходы, предназначенные для обслуживания судоходной обстановки. На малых реках используются теплоходы проектов 391Б, Р–159 и 457. Наиболее полно требованиям производства работ по обслуживанию знаков навигационного ограждения и комфортности для экипажей отвечает теплоход проекта 457. Судно класса «Р» Речного Регистра.

На обстановочном теплоходе проекта 457 в качестве главного двигателя установлен двигатель 6 ЧСП12/14 – шестицилиндровый четырехтактный дизель с реверс–редуктором, диаметром цилиндра 12 см, ход поршня 14 см, полная мощность 66 кВт или 920 л. с.

Скорость судна в глубокой воде 15 км/ч. Численность экипажа на вахте 3 человека. Штат команды 9 человек. Автономность плавания по запасам топлива 4 суток. Управление судна дистанционное из рулевой рубки. Корпус судна стальной, сварной, набранный по поперечной системе набора.

Для обслуживания знаков судоходной обстановки в носовой части установлен ручной кран грузоподъемностью 0,5 т и вылетом стрелы 3,2 м. Для перевозки речных буев РБ–14–55, хранения запасных частей и знаков судоходной обстановки используется грузовой трюм.

В данном дипломном проекте рассматривается замена энергетической установки на обстановочном теплоходе проекта 457. Произведен анализ соответствия замененного главного двигателя правилам Речного Регистра. Произведены механические и гидромеханические расчеты.

 

1 Общая часть

 

1.1 Исходные данные

 

Настоящий проект по замене двигателя на обстановочном теплоходе проекта 457 разрабатывается на основании множества причин, главной из которых является отсутствие ремонтной базы и дороговизна ремонта дизеля типа 6ЧСП12/14. С целью экономии средств вместо дизеля типа 6ЧСП12/14 мощностью 66 кВт (90 л. с.) проектируем в качестве главного дизеля 3Д6 мощностью 110 кВт (150 л. с.), который выпускается АО «Холдинговая компания» Барнаултрансмаш» г. Барнаул, в отличие от дизеля 6ЧСП12/14, который производится компанией «Юждизельмаш» г. Токмак Украина.

В качестве исходных данных при разработке проекта использованы:

• проект 457;
• нормативные документы:

а) Правила Речного Регистра;

б) технические условия на дизель 3Д6;

в) другие руководящие технические материалы, действующие в отрасли.

1.2 Основные данные

 

Главные размерения судна, конструкция корпуса, оборудование помещений, судовые устройства и системы, электрооборудование сохраняются по проекту 457 с соответствующими дополнениями и изменениями в связи с заменой главного двигателя.

Главные размеры судна:

Длина расчетная L = 19,9 м.

Длина габаритная L _гб = 20,5 м.

Ширина расчетная В = 3,3 м.

Ширина габаритная В_гб = 3,41 м.

Высота борта расчетная Н = 1,2 м.

Осадка расчетная Т = 0,6 м.

Согласно теме данного проекта на судне предусматривается применение отечественного двигателя 3Д6 15/18 вместо двигателя 6ЧСП12/14.

Применение тракторного двигателя 3Д6 15/18 обусловлено:

• возможностью применения агрегатного метода ремонта на специализированных межведомственных мотороремонтных заводах;
• возможностью приобретения централизованно изготовленных сменных и запасных частей, деталей и узлов механизмов.

1.3 Анализ соответствия двигателя 3Д6 15/18 Правилам Речного         Регистра

 

Дизель 3Д6 по ТУ 24.06.011–74 номинальной мощностью 110 кВт (150 л. с.) при частоте вращения коленчатого вала 1500 мин ^–1 (25 с^–1) выпускается Холдинговой компанией «Барнаултрансмаш» г. Барнаул.

Дизели рассчитан на эксплуатацию при температуре окружающего воздуха от плюс 40° до минус 45 °С, длительная работа дизеля обеспечивается при продольных и поперечных углах наклона 20°.

Дизель предлагается для применения в качестве главного двигателя на обстановочном теплоходе проекта 457 вместо дизеля 6ЧСП 12/14 мощностью 66 кВт (90 л. с.) при частоте вращения коленчатого вала 1550 мин ^–1 (26 с^–1).

Анализ производится с целью определения соответствия дизеля 3Д6 требованиям разделов I и II Правил Речного Регистра.

Анализ производится по тем пунктам требований Правил, которые имеют прямое отношение к дизелю 3Д6.

Анализ соответствия двигателя 3Д6 требованиям раздела I Правил Речного Регистра «Общие положения».

• Главные судовые двигатели внутреннего сгорания подлежат надзору Речного Регистра при изготовлении.
• Механические установки должны обеспечивать работу судна при всех нормальных условиях эксплуатации, а также при длительных кренах судна 15° и дифференте до 5°.
• Движущиеся части механизмов должны быть закрыты защитными кожухами.

При установке двигателя на судно все движущиеся части будут закрыты защитными кожухами.

• Нагревающиеся поверхности механизмов, представляющие опасность в пожарном отношении, должны иметь теплоогнестойкую изоляцию или должны предусматриваться конструктивные мероприятия, предотвращающие попадание на них топлива и масла.

При установке двигателя на судно будут приняты меры, предотвращающие попадание на выхлопной коллектор топлива и масла.

Анализ соответствия двигателя 3Д6 требованиям раздела II Правил "Двигатели внутреннего сгорания".

• Двигатели должны допускать возможность работы с перегрузкой, равной 10 % номинальной мощности, в течение не менее 1 часа, при этом периодичность таких режимов работы должна быть не менее 6 часов.

В особых случаях по согласованию с Речным Регистром может быть допущен номинальный режим без перегрузки.

• Минимальная устойчивая частота вращения главных двигателей с прямой передачей на винт должна быть не более 30 % номинальной частоты вращения.

Двигатель 3Д6 имеет минимальную устойчивую частоту вращения вала 600 мин^-1, что составляет 25 % от номинальной.

• Двигатели с электростартерным пуском должны быть оборудованы навешенными генераторами для автоматического заряда пусковых аккумуляторных батарей.

Двигатель 3Д6 комплектуется навешенным генератором Г–732 N = 1,2 кВт, U = 28 В для автоматической зарядки аккумуляторной батареи.

• Местные посты управления главными двигателями должны быть оборудованы контрольно–измерительными приборами.

Двигатель 3Д6 оборудован местным постом управления.

• Двигатели должны быть оборудованы средствами аварийно–предупре-дительной сигнализации (АПС) в соответствии с требованиями стандарта.

Двигатель 3Д6 оборудован средствами аварийно–предупредительной сигнализации по следующим контролируемым параметрам: минимальному давлению масла в смазочной системе, максимальной температуре охлаждающей воды во внутреннем контуре, а также аварийно–предупредительная сигнализация по максимальной температуре в смазочной системе.

Принимая во внимание приведенный анализ, можем считать, что применение данного двигателя обеспечивает его надежную работу.

 

          1.4 Общая характеристика двигателя

 

Марка проектируемого дизеля 6ЧСП 15/18 (3Д6)

Дизель является четырехтактным, рядным, нереверсивным, вертикальным, номинальной мощностью 110 кВт, частотой вращения коленчатого вала 1500 мин^-1. Диаметр цилиндра 150 мм. Ход поршня 130 мм.

Дизель имеет шесть цилиндров, которые располагаются в один ряд над коленчатым валом. Порядок работы цилиндров дизеля 1–5–3–6–2–4.

Работа дизеля на гребной винт осуществляется через реверс – редукторную передачу.

1.5 Системы, обслуживающие силовую установку

1.5.1 Система охлаждения

 

Система охлаждения двигателя – двухконтурная принудительная. Двигатель охлаждается пресной водой, которая, в свою очередь, охлаждается забортной водой.

1.5.1.1 Внутренний контур охлаждения

 

Внутренний контур охлаждения двигателя пресной водой – замкнутый. Циркуляция пресной воды осуществляется центробежным насосом               (Q = 120 л/мин, Н = 3,9 м), установленным на переднем торце двигателя. Заполнение контура пресной водой производится через расширительный бак, установленный на стенке капа машинного отделения.

В качестве охлаждающей жидкости внутреннего контура охлаждения применяется чистая мягкая вода с жесткостью не более 3 мг – экВ/л с добавлением трехкомпонентной присадки в соотношении к общему количеству воды (по массе):

– бихромат калия или натрия    1,0…1,2 %                                                     

          – нитрит натрия   0,05 %  

          –  тринатрийфосфат  0,05 %.

  Допускается применять чистую мягкую воду без добавления присадок жесткостью не более 3 мг–экв/л только для кратковременной работы            двигателя.

 Насос подает воду в блок цилиндров, откуда она, охлаждая их, поступает по трубопроводу через регулятор температуры РТП–32Б в водяной охладитель. Охладившись забортной водой, она поступает в водомасляный охладитель и далее по трубопроводу во всасывающую полость насоса.

Если температура воды при выходе из двигателя ниже 70 °С, то она поступает из регулятора температуры сразу в водомасляный охладитель.

Для контроля за температурой воды при выходе из двигателя предусматриваются дистанционные термометр и датчик максимальной температуры с выводом указателей на пульт управления в рулевую рубку.

1.5.1.2 Наружный контур охлаждения

 

Контур охлаждения забортной водой – открытый и состоит из насоса забортной воды ВКС 1/16 вихревого, самовсасывающего (Q = 60 л/мин,          Н = 16 м), ящика забортной воды и трубопроводов.

Прокачка забортной воды по наружному контуру осуществляется с 
помощью насоса ВКС 1/16, приводимого в действие клиноременной передачей от главного двигателя.

Забортная вода забирается насосом из ящика забортной воды, чем 
достигается обогрев воды в ящике в холодное время года.

От напорной трубы предусматривается отросток с запорным клапаном, для подачи воды на промывку резиновых подшипников дейдвудной трубы.

 

1.5.2 Система топливная

 

Топливная система должна обеспечивать хранение, подогрев, очистку и 
периодическую подачу в цилиндры строго определенной дозы распыленного 
топлива.

Для хранения топлива предусматривают цистерны основного запаса и 
расходные топливные баки. В цистернах основного запаса хранится основное 
количество топлива, а в расходных баках – некоторое количество его для 
питания двигателя.

Дооборудование системы включает в себя работы, связанные с изменением подключения трубопроводов к главному двигателю.

Топливная система состоит из воздухоочистителя, впускного и выпускного коллекторов, топливных фильтров грубой и тонкой очистки, топливного насоса, форсунок, трубопроводов низкого и высокого давления, навешенных на двигатель, а также цистерн запасного и утечного топлива, арматуры и трубопроводов, расположенных на судне.

Трубопровод топлива предназначен для подачи топлива к двигателю и сбора утечного топлива от двигателя.

Подача топлива к двигателю осуществляется непосредственно из цистерны топлива топливозакачивающим насосом двигателя. Расходный кран цистерны оборудован дистанционным приводом (существующим) с выводом в рулевую рубку.

Утечное топливо от форсунок и топливного насоса двигателя отводится в расходный бак воды, откуда после отстаивания сливается.

1.5.3 Система масляная

 

Узлы трения смазывают с целью уменьшения трения и снижения изнашивания трущихся деталей. Кроме этих основных функций, масляная система обеспечивает отвод теплоты, выделяющейся при трении, удаляет продукты изнашивания с поверхностей трения и длительно поддерживает работоспособность масла путем частичного восстановления его первоначальных свойств.