Трюмные системы сухогрузного теплохода г/п 3400т

   НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

   Кафедра: “Кораблестроение и авиационная техника”

   Курсовая  работа

   по  дисциплине 

   «Основы конструирования  судовых устройств и систем.

   Проектирование  судовых систем»  
 

   Тема: “Трюмные системы сухогрузного теплохода г/п 3400т” 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Выполнил: студент  гр.

   08-КС-1 
      Курникова Е.Ю.

   Проверил:  Двойченко  Ю.А. 
 
 
 
 

   Нижний  Новгород

   2011 год. 

   ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

   СОДЕРЖАНИЕ 

   ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………… …

   1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ  ОСУШИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ………………… ….

      1.1 Совокупности требований, предъявляемых  к

            осушительной системе ………………………………………………… ….

    1.2 Составление схемы осушительной системы ………………………………

    1.3 Предварительный расчет системы ……………………………………... ….

    1.3.1 Выбор расчетной магистрали ………………………………………….....

    1.3.2 Определение диаметров трубопроводов  приемной магистрали и

     проверка обеспечения допустимой высоты всасывания .……………………

    1.4 Гидравлический расчет системы  и согласование характеристик 

     насоса с характеристиками системы ………………………………………….

    1.5 Проектирование системы осушения нефтесодержащих вод ……………

   1.5.1 Составление схемы системы ………………………………………….. ...

   1.5.2 Выбор диаметра магистрали, подбор  насоса и определение объема    цистерны нефтесодержащих вод …………………………………………………. 

   2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ  БАЛЛАСТНОЙ СИСТЕМЫ ………………………..

    2.1 Совокупность требований, предъявляемых  балластной системы и анализ     исходных данных для проектирования ……………………………………………

      2.2 Составление схем …………………………………………………………

   2.2.1 Составление схемы балластной системы ……………………………….

   2.2.2 Система воздушных и измерительных труб ……………………………

    2.3 Предварительный расчет балластной  системы на осушение …………..

   2.3.1 Выбор расчетной магистрали при работе на осушение ……………….

   2.3.2 Проверка допустимой высоты всасывания …………………………….

    2.4 Гидравлические расчеты балластной системы ………………………….

   2.4.1 Расчет системы на осушение. Согласование

     характеристик насоса и системы …………………………………………… ..

   2.4.2 Расчет системы на заполнение. Согласование 

   характеристик насоса  и системы …………………………………………… ..

    2.5 Определение времени осушения  и заполнения балласта ……………….

     ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………

   СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ ………………………………………………………

   ВВЕДЕНИЕ

   Цель  курсового проекта:  спроектировать осушительную систему, систему осушения нефтесодержащих вод, балластную систему  и систему воздушных и измерительных  труб для проектируемого сухогрузного судна грузоподъемностью 3400т класса КМ Ice1 R1 AUT3, перевозящего генеральные грузы, контейнеры международного образца.

   Главные измерения: L = 96м, B = 14,6м,  T = 4,5 м, H = 6,5 м, D=5410т.

   Осушительная  система служит для удаления небольших  количеств воды из грузовых трюмов, МО, пиковых отсеков, цепных ящиков и других отсеков судна, в которых  она может скапливаться вследствие конденсации, проточек через дейдвудные трубы, сальники, насосы. Вспомогательное  назначение осушительной системы –  удаление значительных количеств воды, образующейся в отсеке вследствие тушения  пожара или затопления отсека другим путём. Система состоит из осушительных средств (насосов, эжекторов), осушительного  трубопровода, и средств контроля за уровнем воды.

   Система осушения нефтесодержащих вод применяется  при раздельном осушении загрязненных нефтепродуктами помещений и  «чистых» помещений. Система состоит  из насоса, трубопровода для осушения нефтесодержащих вод, цистерны нефтесодержащих  вод, а так же специальные очистительные  установки.

   Балластная  система служит для придания судну  необходимых мореходных и эксплуатационных качеств, изменением осадки, крена и  дифферента. Балластными системами  оборудуются суда смешанного плавания. Балластная система состоит из цистерн (отсеков) для водяного балласта, насосов и трубопроводов для его приёма и выкачки.

   Система воздушных и измерительных труб нужна для контроля количества принятого  балласта, для обеспечения входа  воздуха в балластные цистерны и  выхода из них.

   Проектирование  трюмных систем производим в соответствии с Морским Регистром Судоходства  и РД 5.5270-85.

   Исходными данными по проектируемому судну  являются схема общего расположения, схема размещения балластных цистерн  разработанных в курсовом проекте  по основам кораблестроения.

   Балластная  система компонуется по централизованному  принципу.

   Осушительная  система компонуется по децентрализованному принципу

   Система осушения нефтесодержащих вод компонуется  по децентрализованному  принципу.

   Балластный  насос находится  на  правом борту, осушительный насос – на левом борту, насос системы нефтесодержащих вод – на левом борту. 
 
 
 
 
 

   1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСУШИТЕЛЬНЫХ  СИСТЕМ 

   1.1 Совокупность требований, предъявляемых к  осушительной системе 

    При разработке курсовой работы по судовым  системам приняты во внимание следующие  требования при проектировании осушительной системы.

    Расположение  осушительных трубопроводов, а также  их приёмных отростков такое, что  обеспечивается возможность осушения любого непроницаемого отсека любым  из насосов, требуемых по Регистру.

    Используются  стальные бесшовные трубы. Внутренний диаметр труб в осушительной системе  не менее 50 мм. Толщина стенок труб регламентируется  по Регистру. Радиус сгиба труб не менее 2,5 диаметров труб.

    Стальные  трубы осушительных трубопроводов  после гибки и сварки защищают от коррозии оцинковкой.

    В соответствии с требованиями п.1.4.2.3, т.к. на судне применяется бортовая арматура из цветных сплавов, предусмотрена  протекторная защита наружной обшивки  от контактной коррозии посредством  стандартных межфланцевых протекторов. Кроме этого в местах соединений стальных трубопроводов с арматурой, корпусами насосов и другими  элементами из цветных сплавов также  устанавливаются межфланцевые протекторы.

    Пробки  и резьбовая часть палубных втулок измерительных труб на открытых палубах  из бронзы.

    Детали  бортовой арматуры, установленные ниже палубы переборок, донной арматуры, а  также и уплотняющие прокладки  изготовляются из материалов, трудно разрушающихся при пожаре. Бортовой отливной клапан имеет уплотнение типа «металл по металлу».

    Арматура, установленная на водонепроницаемых  переборках, крепится к приварышам на шпильках или устанавливается  на переборочных стаканах.

    Число проходов трубопроводов через водонепроницаемые  переборки минимально. Трубопроводы, проходящие через водонепроницаемые  переборки, располагаются от борта  на расстоянии менее 1/5 ширины судна, поэтому  для предотвращения распространения  забортной воды из повреждённого  отсека в другие непроницаемые отсеки и цистерны при аварийном повреждении  корпуса судна и разрушении труб на концах приёмных трубопроводов устанавливаются  невозвратные клапаны.

    Система устроена так, что исключается возможность  поступления забортной воды из одного непроницаемого отсека в другой. Для  этого приёмные клапаны распределительных  коробок осушительных трубопроводов, а также клапаны на приемных отростках, присоединённых непосредственно к магистрали, берутся невозвратно-запорного типа.

    На  судах предусматриваются не менее двух осушительных насосов с механическим приводом. Расположение осушительных трубопроводов обеспечивает возможность работы одного из насосов в случаях, когда остальные насосы неработоспособны или используются для других целей.

    Предусмотрено аварийное осушение МО с помощью  насоса охлаждающей воды главных  двигателей.

    Расположение  трубопроводов такое, что обеспечивается возможность осушения МО через приемные отростки, непосредственно присоединённые к насосу, при одновременном осушении остальных отсеков другими насосами.

    Клапанные коробки и клапаны с ручным управлением располагаются в  таких местах, которые в нормальных условиях эксплуатации всегда доступны.

    Применяются устройства для очистки от нефтепродуктов откачиваемой за борт воды. Установка  и работа устройств для очистки воды не препятствует нормальной работе осушительной системы. 

    1.2 Составление схемы  осушительной системы 

      В соответствии с заданием  осушительная система судна компонуется  по децентрализованному  принципу. Приемники осушения присоединяются к магистрали, проходящей в двойных бортах и вдоль носовой переборки МО.  

    Осушение  МО 

      В МО в соответствии с [1] устанавливаются приемные отростки с каждого борта в носовой части МО у носовой переборки. Приемные отростки в носовой части помещены в сточные колодцы, вместимостью 0,2 м³. На приемных отростках осушения установлены легкодоступные грязевые коробки в непосредственной близости от конца…

    Осушительные  отростки, расположенные в МО присоединяются к осушительной магистрали посредством  невозвратно-запорных клапанов  с дистанционным управлением. Эти клапаны имеют пломбировку в закрытом положении.

   Осушительная  магистраль присоединяется к осушительному  насосу, установленному на левом борту  в районе 142шп. Насос присоединяется  к магистрали посредством отсечной клинкетной задвижкой. Между задвижкой и насосом установлен фильтр; а между задвижкой и фильтром к магистрали присоединен отросток непосредственного осушения МО. Отросток снабжен невозвратно-заполненным  клапаном, имеющим дистанционный валиковый привод, выведенный на главную палубу.

   Отливной  трубопровод, ведущий от насоса к  бортовому отливному отверстию, снабжен отсечным невозвратно-заполненным  клапаном. На отливном отверстии установлен угловой невозвратно-заполненный  клапан, который имеет уплотнение типа «металл по металлу». Этот клапан также имеет дистанционный валиковый  привод с главной палубы.

   Осушительная  магистраль в точке перед отсечной клинкетной задвижкой, а так же отливной трубопровод в точке за отсечным клапаном соединен перемычками с  аналогичными точками балластной системы. Это позволяет осушать любым  из двух насосов все судно в  целом при одновременном  и  отдельном осушении МО.

   Отливное  отверстие расположено таким  образом, что отливная вода не имеет  возможность попадать в иллюминатор на борту, в спускаемые шлюпки или забирать для охлаждения другими механизмами. 

   Осушение  грузовых трюмов 

   Приемные  отростки грузовых трюмов устанавливаю у кормовых переборок с каждого борта трюмов. Отростки помещены в сточные колодцы. На концах отростков установлены защитные сетки. Отростки присоединяются к магистрали, проходящей в двойном борту. 

   Осушение  пиков 

     Осушение форпика в соответствии с [1] производится автономно водоструйным эжектором, питающимся от пожарной магистрали.

   Приемники осушения размещены в наиболее низких местах форпика, цепных ящиках. Приемники присоединяются к осушительной магистрали по средством невозвратно-запорных  клапанов.

   Вода  в эжекторах от пожарной магистрали подается по трубопроводу рабочей воды, снабженным проходным запорным клапаном. Выходной патрубок  эжектора присоединен  к бортовому отливному отверстию  через невозвратно-заполненный клапан. Этот клапан так же, как и вся остальная запорная арматура (за исключением клапана на трубопроводе рабочей воды) оснащена дистанционными валиковыми приводами, выведенными в помещение под палубой бака.

   Осушение  помещения ПУ так же производится автономно эжектором; схема системы  аналогична схеме осушения форпика.

   Осушение  ахтерпика производится из МО, откуда проведен отросток, снабженный защитной сеткой, установленный у переборки в ДП. 

   1.3  Предварительный  расчет осушительной  системы 

   1.3.1 Выбор расчетной  магистрали 

     В качестве расчетной магистрали принимается трубопровод,  путь воды по которому   является  наиболее энергоемким.   Такой трубопровод начинается от приемной сетки, стоящей на правом борту на 51 шпангоуте, и заканчивается отливным отверстием на 145 шпангоуте.

     Расчетная магистраль разбивается  на участки, в пределах которых  диаметры трубопроводов предполагаются  одинаковыми. 

   Участок 1-2 – от приемной сетки, расположенной на правом борту в районе 51шп. до места присоединения отростка к осушительной магистрали на  120шп. Длина участка определяется по плану трюма:

   l_1-2=1,2 м

   Участок 2-3 – от точки присоединения отростка к магистрали до входа магистрали в насос. Длина участка определяется по разнице шпангоутов и по плану трюма МО:

         l_2-3=(n₂-n₁)a+l_MO ,

   где     а- шпация,

             n2- шпангоут, на котором магистраль вошла в МО

             n1- шпангоут, на котором присоединяется отросток к магистрали

   l_2-3=(119-50)0,6+48,87=90,27 м

   Участок 3-4 – от выходного патрубка насоса до отливного отверстия, расположенного на левом борту в районе 145шп. 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=48,87+4,5-0,85+0,3=52,82 м

     На рисунке 1.1 представлена схема  расчетной магистрали. На рисунке  нанесены номера участков и  рядом с каждым участком помещены  гидравлические характеристики  элементов трубопровода: длина l; внутренний диаметр d; вид и величина коэффициентов местного гидравлического сопротивления, а также количество и суммарное сопротивление.

     На каждом участке показан  уровень подъема воды над ОП.  

   1.3.2 Определение диаметров  трубопроводов приемной  магистрали и проверка  обеспечения допустимой  высоты всасывания 

   Внутренний  диаметр осушительной магистрали в  соответствии с п.7.2.1 [1] определяется по формуле 

   

  (1.1)

   где   L=96м – расчетная длина судна;

           H=6, 5м – расчетная высота борта;

           В=14,6м – расчетная ширина судна.

   Подставляя  в формулу 1.1, получим

   По  сортаменту выбираем ближайшую стандартную  трубу Dу125 с наружным диаметром 133мм, толщиной стенки 5мм и внутренним диаметром 123мм.

   Внутренние  диаметры отростков присоединены к  магистрали в  соответствии с п. 7.2.2 [1] и  определяются по формуле

   

       (1.2)

   где l=18,6м  - длина наибольшего осушаемого отсека, м.

   Из  сортамента труб выбираем стандартную трубу Dу70 с наружным диаметром 76мм, толщиной стенок 4мм и внутренним диаметром 68мм.

   Производительность  осушительного насоса в соответствии с п.7.1.6 [1] определяем из условия, что  скорость воды в трубопроводе, внешние  диаметры которого определили по формуле (1.1) должна быть не менее 2м/с.

   Q=5,65*10^-3d₁² , м³/ч  (1.3)

   где d₁=0,1006м.

   Q=5652·0,1006²= 57,2 м³/ч.

   Для обеспечения данной подачи из сортамента насосов выбираем ближайший (больший) по производительности насос НЦВС 63/20М. Насос центробежный самовсасывающего типа вертикального исполнения.

   Насос имеет следующие характеристики:

производительность  Q=63 м³/ч;

напор Н=20 м вод.ст.;

допустимая  высота всасывания Н^доп_вак=6 м вод.ст.;

потребляемая  мощность N=7,7 кВт;

присоединительный размер всасывающего патрубка Dу125;

присоединительный размер нагнетательного патрубка Dу100.

   материал  насоса – бронза.

   Диаметр магистрали непосредственно присоединённой к насосу (от клинкетной задвижки до входного патрубка) принимаю Dy125 (п.7.2.3). Диаметр осушительной магистрали на остальной части принимаю в соответствии с найденным по формуле (7.2.1-1) с учётом существующих типоразмеров стандартных труб.    

   Определяем  диаметр отливного трубопровода из условия, что скорость не должна превышать регламентируемой Регистром 3,25м/с

   

        (1.5)

   _{Для отливного трубопровода может быть принята  труба Dy=100. Для уменьшения диаметра выбираем Q=58м³/ч, тогда}

   Из  сортамента труб выбираем стандартную  трубу Dу80 с наружным диаметром 89мм, толщиной стенок 4мм и внутренним диаметром 81мм.

   По  сортаменту выбираем трубу для осушительной магистрали:

             Dу= 125 мм;

             наружный диаметр:  d_нар = 133 мм;

             толщина стенки: Sс = 5 мм;

             внутренний диаметр:   d_вн = 123 мм. 

   Для отростка:

             Dу= 80 мм;

             наружный диаметр:  d_нар = 89 мм;

             толщина стенки: Sс = 4 мм;

             внутренний диаметр:   d_вн = 81 мм.

   Для отливного трубопровода:

             Dу= 80 мм;

             наружный диаметр:  d_нар = 89 мм;

             толщина стенки: Sс = 4 мм;

             внутренний диаметр:   d_вн = 81 мм.

   Выбор диаметров трубопроводов  в форпике 

   Минимальный диаметр осушительных трубопроводов 50мм. Исходя из этого производительность осушительного эжектора:

   Q_эж.ф=56,5*10^-3d^-2=56,5*10^-3*50²=14м³/ч

   Из  сортамента выбираем водоструйный эжектор  В16.

   Эжектор имеет: производительность 16м³/ч.

                               высоту всасывания 4м.вод.ст.

                               высота нагнетания 10м.вод.ст

                    давление рабочей  воды 70кПа

                    расход рабочей  воды 15,4м³/ч

                    усл.проход на входе Dy=50мм

                    усл.проход на выходе Dy=65мм

                    усл.проход рабочей воды Dy=40мм

   Соответственно  выбираем трубы:

   Dy=50   D_НАР=57    s_СТ=3

   Dy=65   D_НАР=76   s_СТ=4

   Dy=32   D_НАР=38    s_СТ=3

   Толщины стенок уменьшены т.к трубы оцинкованы внутри и снаружи.

   Для ахтерпика принимаем трубу Dy=50. 

    Производим  проверку принятых диаметров трубопровода всасывающей части магистрали на допустимую высоту всасывания для данного насоса, оставляющую 6м.в.ст. Гидравлический расчёт в соответствии с расчётом магистрали (рис 1.1) производится в верхней части табл.1.1.  

   В качестве рабочей производительности берем Q=58м³/ч.

   Число Рейнольдса подсчитываем по формуле:

   Re=d×v/n

   где n=1,57×10^-6 м²/с - коэффициент кинематической вязкости.

   Значение  коэффициента l_т определяем по графику 7 из [2]

   l_т = f (Re,1/e)

     где 1/e-параметр относительной шероховатости.