Рулевой электропривод судна

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Краткие Сведения о судне: РМС «Капитан Евсеев»

2. Назначение и основные элементы рулевого электропривода

3. Классификация рулевых приводов

4. Кинематическая схема рулевого электропривода

5. Нормативные требования к рулевым устройствам и их электроприводам

6. Определение моментов на баллере руля

7. Расчет и выбор исполнительного электродвигателя

8. Проверка выбранного электродвигателя на время перекладки руля

9. Проверка выбранного электродвигателя на нагрев

10. Расчет и выбор преобразователя

11. Разработка принципиальной схемы управления рулевого электропривода

12. Выбор аппаратуры управления

13. Расчет и выбор питающего кабеля и установочного автомата

14. Обслуживание и уход за рулевым электроприводом

15. Охрана окружающей среды на судах ФРП

16. Охрана труда на ФРП

17. Список литературы

1. Краткие Сведения о судне: РМС «Капитан Евсеев»

В период с 1968 по 1970 г. было построено 23 рыболовных судна этого типа. Также с 1970 по 1971 г. Построили одиннадцать производственных рефрижераторов этого типа. Рыболовные суда строились для эксплуатации на Каспийском море.

Назначение судна - замораживание улова - лов рыбы на электросвет рыбонасосом
Длина габаритная (м) - 65,74	Длина между перпендикулярами (м) - 59,80
Ширина габаритная (м) - 11,32	Ширина расчетная (м) - 11,10
Высота борта до верхней палубы (м) - 5,35	Осадка средняя в грузу (м) - 3,40
Водоизмещение наибольшее (т) - 1553	Дедвейт (т) - 410
Регистровая вместимость валовая / чистая (рег. т) - 1100 / 410
Главные двигатели: - Количество и мощность (л.с. каждый) - 1*880 - Марка - 8NVD 48-2U - Частота вращения (об/мин) - 428
- Вспомогательные дизель-генераторы: - Количество и мощность (л.с. каждый) - 2*400 - Частота вращения (об/мин) - 500 - Марка дизеля - 8NVD 36-1 - Количество и мощность генераторов (кВт каждый) - 2*272 - Тип генератора - SSED 569-12 - Напряжение генератора (В) - 390 - Род тока - AC
Стояночные - дизель-генераторы: - Количество и мощность дизелей (л.с. каждый) - 1*300 - Частота вращения (об/мин) - 500 - Марка дизеля - 6NVD 36-1 - Количество и мощность генераторов (кВт каждый) - 1*192 - Тип генератора - SSED 568-12 - Напряжение генератора (В) - 390 - Род тока - AC
Аварийный дизель-генератор: - Мощность дизеля (кВт) - не применяется - Частота вращения (об/мин) - не применяется - Марка дизеля - не применяется - Мощность генератора (кВт) - не применяется - Тип генератора - не применяется - Напряжение генератора (В) - не применяется - Род тока - не применяется
Аварийное освещение:
- Количество и емкость аккумуляторных батарей	(Ач каждая)
- Напряжение (В) - 24	Производительность технологических линий:
- Мороженая рыба (т/сут) - 22,5	Рефрижераторные трюмы, количество и общий объем
(куб. м) - 2*795	Температура в трюмах (С) -25
Хладагент - Аммиак	Краны, количество и грузоподъемность (т) - 2*2,0
Рыбонасос:	- Марка
- Производительность по воде (куб.м/ч) - 275	Шланговая лебедка: -
- Марка -	- Тяговое усилие на ваерном барабане (тс) - 1,4
- Скорость выбирания (м/мин) -	- Вместимость барабана (м) - 120
Дизельное топливо (т) - 152	Тяжелое топливо (т) - не применяется
Пресная вода (т) - 96	Скорость (уз) - 10,5
Количество коечных мест - 32	Количество построенных единиц - 23
Год начала постройки судов данного типа - 1968	Год окончания постройки судов данного типа - 1970
Завод-строитель - 'Mathias Thesen Werf', г. Висмар, ГДР

2. Назначение и основные элементы рулевого электропривода

Рулевое устройство служит для изменения направления движения судна, обеспечивая перекладку пера руля на некоторый угол в заданный промежуток времени.

Основные элементы рулевого устройства показаны на рис. 54.

Руль -- основной орган, обеспечивающий работу устройства. Он действует только на ходу судна и в большинстве случаев располагается в кормовой части. Обычно на судне один руль. Но иногда для упрощения конструкции руля (но не рулевого устройства, которое при этом усложняется) ставят несколько рулей, сумма площадей которых должна быть равной расчетной площади пера руля.

Основной элемент руля -- перо . По форме поперечного сечения перо руля может быть: а) пластинчатым или плоским, б) обтекаемым или профилированным.

Преимущество профилированного пера руля в том, что сила давления на него превосходит (на 30% и более) давление на пластинчатый руль, что улучшает поворотливость судна. Отстояние центра давления такого руля от входящей (передней) кромки руля меньше, и момент, необходимый для поворота профилированного руля, также меньше, чем у пластинчатого руля. Следовательно, потребуется и менее мощная рулевая машина. Кроме того, профилированный (обтекаемый) руль улучшает работу винта и создает меньшее сопротивление движению судна.

Форма проекции пера руля на ДП зависит от формы кормового образования корпуса, а площадь -- от длины и осадки судна (L и Т). У морских судов площадь пера руля выбирается в пределах 1,7--2,5% от погруженной части площади диаметральной плоскости судна. Ось баллера является осью вращения пера руля.

Баллер руля в кормовой подзор корпуса входит через гельм- портовую трубу. На верхней части баллера (голове) крепится на шпонке рычаг, называемый румпелем , служащий для передачи вращательного момента от привода через баллер на перо руля.



Рис. 54. Рулевое устройство. 1 -- перо руля; 2 --баллер; 3 -- румпель; 4 -- рулевая машина с рулевым приводом; 5 --гельмпортовая труба; 6 -- фланцевое соединение; 7 -- ручной привод.

руль электропривод баллер перекладка

Судовые рули принято классифицировать по следующим признакам (рис. 55).

По способу крепления пера руля с корпусом судна различают рули:

а) простые -- с опорой на нижнем торце руля или со многими опорами на рудерпосте;

б) полуподвесные -- с опорой на специальном кронштейне в одной промежуточной точке по высоте пера руля;

в) подвесные -- висящие на баллере.

По положению оси вращения относительно пера руля различают рули:

а) пебалапсириые -- с осью, размещенной у передней (входящей) кромки пера;

б) полубалансирные -- с осью, расположенной на некотором расстоянии от передней кромки руля, и отсутствием площади в верхней части пера руля, в нос от оси вращения;

Рис. 55. Классификация судовых рулей в зависимости от способа крепления их с корпусом и расположения оси поворота: а -- небалансирные; б-- балансирные. 1 -- простой; 2 -- полуподвесной; 3 -- подвесной.

в) балансирные -- с осью, расположенной так же, как у полу- балансирного руля, но с площадью балансирной части пера на всю высоту руля.

Отношение площади балансирной (носовой) части ко всей площади руля называется коэффициентом компенсации, который у морских судов лежит в пределах 0,20--0,35, а у речных 0,10--0,25.

Рулевой привод представляет собой механизм, передающий на руль усилия, развиваемые в рулевых двигателях и машинах.

Рулевая машина на судах приводится в действие электрическими или электрогидравлическими двигателями. На судах длиною менее 60 м разрешается вместо машины установка ручных приводов. Мощность рулевой машины выбирается исходя из расчета перекладки руля на предельный угол до 35° с борта на борт за 30 сек.

Рулевой привод предназначается для передачи команд от штурмана из рулевой рубки к рулевой машине в румпельное отделение. Наибольшее применение находят электрическая или гидравлическая передачи. На малых судах применяются валиковые или тросовые приводы, в последнем случае этот привод называют -- штуртросовым.

Рис. 56. Активный руль: а -- с конической передачей на винт; б -- с электромотором водяного исполнения.

Контрольные приборы следят за положением рулей и исправным действием всего устройства.

Приборы управления передают приказания рулевому при управлении рулем вручную. Рулевое устройство -- одно из самых важных устройств, обеспечивающих живучесть судна.

На случай аварии рулевое устройство имеет дублирующий пост управления рулем, состоящий из штурвала и ручного привода, расположенных в румпель- ном отделении или вблизи от него.

На малых ходах судна рулевые устройства становятся недостаточно эффективными и порой делают судно совершенно неуправляемым.

Для повышения маневренности на современных судах некоторых типов (промысловых, буксирах, пассажирских и специальных судах и кораблях) устанавливают активные рули, поворотные насадки, подруливающие устройства или крыльчатые движители. Эти устройства позволяют судам самостоятельно выполнять сложные маневры в открытом море, а также проходить без вспомогательных буксиров узкости, входить на акваторию рейда и гавани и подходить к причалам, разворачиваться и отходить от них, экономя на этом время и средства.

Активный руль (рис. 56) представляет собой перо обтекаемого руля, на задней кромке которого установлена насадка с гребным винтом, приводящимся в движение от валиковой кони- ческой передачи, проходящей через пустотелый баллер и вращающийся от электродвигателя, установленного на голове баллера. Существует тип активного руля с вращением винта от электродвигателя водяного исполнения (работающего в воде) вмонтированного в перо руля.

При перекладке активного руля на борт работающий в нем винт создает упор, разворачивающий корму относительно оси поворота судна. При работе гребного винта активного руля на ходу судна скорость судна увеличивается на 2--3 узла. При остановленных главных двигателях от работы гребного винта активного руля судну сообщается малый ход до 5 узл.

Поворотная насадка , установленная вместо руля, при перекладке на борт отклоняет отбрасываемую гребным винтом струю воды, реакция которой вызывает разворот кормовой оконечности судна. Поворотные насадки преимущественно находят применение на речных судах

Подруливающие устройства выполняются обычно в виде туннелей, проходящих через корпус, в плоскости шпангоутов, в кормовой и носовой оконечностях судна. В туннелях размещается гребной винт, крыльчатый или водометный движитель, создающие струи воды, реакции которых, направленные от противоположных бортов, разворачивают судно. При работе кормового и носового устройства на один борт судно перемещается лагом (перпендикулярно диаметральной плоскости судна), что очень удобно при подходе или отходе судна от стенки.

Крыльчатые движители, установленные в оконечностях корпуса также увеличивают маневренность судна.

Рулевое устройство подводной лодки обеспечивает более разнообразные ее маневренные качества. Устройство предназначается для обеспечения управляемости подводных лодок в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Управление подводной лодкой в горизонтальной плоскости обеспечивает плавание лодки по заданному курсу и осуществляется вертикальным и рулями , площадь которых несколько больше площади рулей надводных судов и определяется в пределах 2--3% от площади погруженной части диаметральной плоскости лодки.

Управление подводной лодкой в вертикальной плоскости на заданной глубине обеспечивается при помощи горизонтальных рулей.

Рулевое устройство горизонтальных рулей состоит из двух пар рулей с их приводами и передачами. Рули делаются парными, т. е. на одном горизонтальном баллере располагаются по бортам лодки два одинаковых пера руля. Горизонтальные рули бывают кормовыми и носовыми в зависимости от места расположения по длине лодки. Площадь кормовых горизонтальных рулей больше площади носовых рулей в 1,2--1,6 раза. Благодаря этому эффективность кормовых горизонтальных рулей в 2--3 раза выше эффективности носовых. Для увеличения момента, создаваемого кормовыми горизонтальными рулями, их обычно располагают за винтами.

Носовые горизонтальные рули на современных подводных лодках являются вспомогательными, их делают заваливающимися и устанавливают в носовой надстройке выше ватерлинии, чтобы не создавать дополнительного сопротивления и не мешать управлению лодкой при помощи кормовых горизонтальных рулей на больших скоростях подводного хода.

Обычно на полной и средней скорости подводного хода управление подводной лодкой производится при помощи одних кормовых горизонтальных рулей.

При малой скорости хода управление лодкой кормовыми горизонтальными рулями становится невозможным. Скорость, при которой лодка теряет управляемость, называется инверсивной скоростью. На этой скорости лодка должна управляться одновременно кормовыми и носовыми горизонтальными рулями.

Основные составные элементы рулевого устройства горизонтальных рулей и вертикальных рулей однотипны.

3. Классификация рулевых приводов

Основным классификационным признаком является тип передачи крутящего момента от электропривода к баллеру руля. В практике применяются приводы двух основных типов: механические и гидравлические.

Механические приводы состоят из систем зубчатых передач, дающих постоянное или почти постоянное передаточное число от баллера руля, к валу двигателя.

Механические приводы подразделяются на:

-- винтовые;

-- секторные, применяемые главным образом на судах транспортного флота;

-- штуртросовые, имеющие электрическую рулевую машину, устанавливаемую в рубке, и тросовую передачу от нее к баллеру руля. Эти приводы используются преимущественно на речных судах.

Гидравлические приводы получили наибольшее распространение и являются основными на всех судах. Эти приводы могут быть разделены на две группы:

1) приводы с постоянно установленной гидравлической системой управления и изменением направления движения жидкости путем реверсирования двигателя;

2) приводы с насосом переменной производительности, в которых при постоянном направлении вращения двигателя, соединенного с насосом, изменяется направление движения жидкости в системе путем регулирования в самом насосе. Эта группа приводов наиболее распространена.

5. Нормативные требования к рулевым устройствам и их электроприводам

1. Мощность основного механического рулевого привода должна быть достаточной для перекладки руля (поворотных насадок) на угол от 35є одного борта до 35є другого борта за время не более 30 с. при максимальной скорости переднего хода судна и осадки его по грузовую ватерлинию.

2. Рулевые приводы должны обеспечивать непрерывную работу в наиболее тяжелых условиях эксплуатации. Двигатели рулевых приводов должны допускать их перегрузку по моменту не менее 1,5 расчетного момента в течение одной мин.

3. Рулевое устройство должно быть оборудовано тормозом или иным приспособлением, обеспечивающим удерживание руля (поворотной насадки) на месте в любом положении при действии со стороны руля крутящего момента без учета коэффициента полезного действия подшипников баллера руля.

4. Возможность быстрого и простого перехода с одного поста управления на другой, а также перевода управления на вспомогательный электропривод за время не более 2 мин.

5. Пусковые устройства должны обеспечивать повторный автоматический пуск электрических двигателей при восстановлений напряжения после перерыва в подачи питания.

6. В ходовой рубке у поста управления рулем или на пульте управления должно быть устройство, сигнализирующее о наличии напряжения в цепи питания рулевого привода, его перегрузки и отключения. Сигнал о перегрузке и отключении должен быть световым и звуковым.

7. Электрический привод рулевого устройства должен обеспечивать:

1. Непрерывную перекладку руля с борта на борт в течение 30 мин. для каждого агрегата при наибольшей эксплуатационной скорости переднего хода и осадки судна по грузовую ватер линию;

2. Возможность стоянки исполнительного электрического двигателя под током в течение одной минуты с нагретого состояния (только для рулей с электрическим приводом);

3. Непрерывную работу в течение одного часа при наибольшей эксплуатационной скорости переднего хода и при перекладке руля на угол, обеспечивающий 350 перекладок в час.

8. В схеме управления рулевого электрического привода должны быть предусмотрены конечные выключатели, ограничивающие перекладку руля или насадки на левый и правый борт. При срабатывании одного из них должна обеспечиваться возможность перекладки руля в обратном направлении.

9. Коммутационная и пускорегулирующая аппаратура в цепях электрических приводов, не является одновременно защитным устройством от токов КЗ, должна выдерживать ток КЗ который может протекать в месте её установки, в течении времени, необходимого для срабатывания защиты. Применяемая пускорегулирующая аппаратура должна допускать возможность пуска электрического двигателя только из нулевого положения.

10. Простота обслуживания и эксплуатации.

11. Высокие экономические показатели.

6. Определение моментов на баллере руля

1. Определяем площадь пера руля по формуле:

, где

м - коэффициент, значение которого берут на основе практических данных, в зависимости от типа судна (в нашем случае берем значение, равное 0,2),

L - длина судна между перпендикулярами

T - осадка судна, (м).

2. Выбираем прямоугольный балансирный руль обтекаемого профиля со степенью компенсации , что приблизительно равно заданному значению (0,12).

Из параметров судна, и приложения к проекту находим значение относительной толщины (б=0,15).

Следует заметить, что эта формула справедлива только для судов среднего водоизмещения.

3. Найдем ширину b пера руля:



.

4. Найдем относительный размах руля л₂:

5. Найдем площадь S₁ и ширину b₁ балансирной части руля:

где c - степень компенсации руля (задана по умолчанию)

6. Для принятой величины б=15%, соответствующей профилю №4, определяем гидродинамические коэффициенты и пересчитываем их на расчетные значения л₂ = 2,086, для чего подставляем в формулы:

7. Значения и :

8. Момент М_б1 на баллере балансирного руля находим по формуле:



Где с =104,8 кГ?сек²/м⁴

= 0,514?11,6 = 5,96 м/сек

k находим по формуле (c_y cos б + c_x sin б)

9. Момент М_б2 заднего хода находим по формуле

10. Все найденные значения заносим в таблицы:

Моменты переднего хода

б1	сy	cx1	cy2	cy2 е1	cx2	cy е2	б2	cm	cos б2	sin б2	k	ck	cm- ck	Мб1
-8	-0,6	0,031	0,36	0,009	-0,591	-0,847	-8,847	-0,143	0,9881	-0,1537	-0,598	-0,072	-0,0713	-955,86
-4	-0,3	0,014	0,09	0,00225	-0,2978	-0,4267	-4,4267	-0,0715	0,997	-0,0772	-0,3	-0,036	-0,0355	-475,73
-2	-0,15	0,009	0,0225	0,0006	-0,1494	-0,2141	-2,2141	-0,036	0,9992	0,0386	-0,15	-0,018	-0,01806	-242,11
0	0	0,0077	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0
2	0,15	0,009	0,0225	0,0006	0,1506	0,2159	2,2159	0,036	0,9993	0,0387	0,15	0,018	0,01797	240,97
4	0,3	0,14	0,09	0,00225	0,30225	0,4331	4,4331	0,0715	0,997	0,0773	0,31	0,037	0,0343	460,05
6	0,45	0,02	0,2025	0,0051	0,4551	0,6522	6,6522	0,107	0,9933	0,1158	0,45	0,054	0,0531	711,80
8	0,6	0,031	0,36	0,009	0,609	0,8727	8,8727	0,143	0,988	0,1542	0,598	0,072	0,0713	955,93
10	0,74	0,042	0,5476	0,01369	0,75369	1,08	11,08	0,176	0,9814	0,1922	0,734	0,088	0,0879	1178,42
12	0,89	0,6	0,7921	0,0198	0,9098	1,3038	13,3038	0,212	0,9732	0,2301	1,004	0,1205	0,0915	1226,86
14	1,02	0,075	1,0404	0,02601	1,04601	1,8683	15,8683	0,243	0,9619	0,2734	1,002	0,1202	0,1228	1646,66
16	1,17	0,095	1,3689	0,03422	1,20422	1,7256	17,7256	0,279	0,9526	0,3045	1,143	0,137	0,149	1901,18
18	1,3	0,119	1,69	0,04225	1,34225	1,9234	19,9234	0,31	0,9401	0,3408	1,263	0,152	0,158	2125,028
20	1,42	0,14	2,0164	0,05041	1,47041	2,1071	22,1071	0,338	0,9265	0,3763	1,368	0,164	0,174	2330,52
22	1,55	0,178	2,4025	0,06006	1,61006	2,3072	24,3072	0,369	0,9114	0,4116	1,486	0,178	0,19	2556,93
24	1,29	0,21	1,6641	0,0416	1,3316	1,9082	25,9082	0,367	0,8995	0,4369	1,252	0,150	0,217	2906,37
26	1,21	0,27	1,4641	0,036603	1,2466	1,7864	27,7864	0,363	0,8847	0,4662	1,196	0,144	0,219	2942,43
28	1	-	1	0,025	1,025	1,4688	29,4688	-	0,8706	0,4919	-	0	-	-
30	0,9	-	0,81	0,02025	0,92025	1,3187	31,3187	-	0,8543	0,5198	-	0	-	-



Моменты заднего хода

б2	cm	cos б2	sin б2	k	k(1-C)	k(1-C)-Cm	Мб
-8,847	-0,143	0,9881	-0,1537	-0,59762	-0,52590974	-0,38290974	-2567,21767
-4,4267	-0,0715	0,997	-0,0772	-0,30018	-0,2641591	-0,1926591	-1291,68263
-2,2141	-0,036	0,9992	0,0386	-0,14953	-0,13158869	-0,09558869	-640,874196
0	0	1	0	0	0	0	0
2,2159	0,036	0,9993	0,0387	0,150243	0,132214104	0,096214104	645,0672962
4,4331	0,0715	0,997	0,0773	0,309922	0,27273136	0,20123136	1349,15531
6,6522	0,107	0,9933	0,1158	0,449301	0,39538488	0,28838488	1933,475936
8,8727	0,143	0,988	0,1542	0,59758	0,525870576	0,382870576	2566,955124
11,08	0,176	0,9814	0,1922	0,734308	0,646191392	0,470191392	3152,397386
13,3038	0,212	0,9732	0,2301	1,004208	0,88370304	0,67170304	4503,431886
15,8683	0,243	0,9619	0,2734	1,001643	0,88144584	0,63844584	4280,459046
17,7256	0,279	0,9526	0,3045	1,14347	1,00625316	0,72725316	4875,867571
19,9234	0,31	0,9401	0,3408	1,262685	1,111162976	0,801162976	5371,395806
22,1071	0,338	0,9265	0,3763	1,368312	1,20411456	0,86611456	5806,863591
24,3072	0,369	0,9114	0,4116	1,485935	1,307622624	0,938622624	6292,993782
25,9082	0,367	0,8995	0,4369	1,252104	1,10185152	0,73485152	4926,810763
27,7864	0,363	0,8847	0,4662	1,196361	1,05279768	0,68979768	4624,747369
29,4688	-	0,8706	0,4919		0	-	-
31,3187	-	0,8543	0,5198		0	-	-

7. Расчет и выбор исполнительного электродвигателя

1. Максимальный момент на баллере руля M_бmax=6293 кГ•м. Руль - балансирный; угол перекладки, соответствующий M_б=0, б₁=10° = 0,174 рад. Нагрузочным моментом в пределах угла б₁ можно пренебречь. Максимальный угол перекладки руля б_max=34°. Время перекладки руля с борта на борт T=28 сек. Управление рулевым приводом осуществляется по системе Г-Д. Судовая электросеть работает на переменном токе напряжением 380 В.

2. Максимальный момент на валу двигателя:

i - передаточное число машины;

з - КПД рулевой машины.

3. Момент на валу двигателя при отсутствии нагрузочного момента на баллере руля:

4. Момент заторможенного двигателя:

5. Для заданного времени перекладки руля, определим скорость идеального холостого хода двигателя:

где t_з = 2-3 сек; б_max = 0,5934 рад.

6. Находим номинальную расчетную мощность:

7. По справочной литературе выбираем двигатель:

Электродвигатель типа П54-М с параметрами:

· Номинальная мощность P_н = 4 кВт

· Номинальная частота вращения n_н = 750 об/мин.

· Номинальное напряжение U_н = 220 В

· Номинальный ток I_н = 20 А

· КПД - 70%

· GD²_дв - 1,3

Для построения механической характеристики выбранного двигателя и дальнейших расчетов определяем:

8. Номинальный момент выбранного двигателя:

9. Скорость холостого хода двигателя:

10. Скорость, соответствующую моменту M₀:

12. Скорость, соответствующую моменту M_max:

8. Проверка выбранного электродвигателя на время перекладки руля

1. Определим скорость двигателя при пуске в момент выхода на соответствующую характеристику (принимая M_п = M_н):

2. Время разгона двигателя до выхода на естественную характеристику:

3. Время разгона двигателя на естественной характеристике определяем по формуле:

4. Угол перекладки руля за время разгона электродвигателя:

5. Время работы двигателя с моментом M₀:

6. Время работы двигателя с моментом, изменяющемся от M₀ до M_max:

7. Время торможения двигателя:

8. Полное время перекладки руля:

9. Таким образом, полученное время перекладки руля меньше допустимого:

9. Проверка выбранного электродвигателя на нагрев

1. Определим среднеквадратичный момент двигателя при перекладке руля с борта на борт:

2. Время работы двигателя с момента M₀ при следовании судна по курсу (по заявлению б_ср = 7°=0,1221 рад.) определяем по формуле:

3. Определим суммарное время работы двигателя за цикл:

4. Определим время цикла, где Z=320- количество включений (перекладок) за 1 час:

5. Определим время паузы:

6. Определим среднеквадратический момент двигателя при следовании судна по курсу:

где б и в - коэффициенты, учитывающие ухудшение условий охлаждения.

7. Таким образом, выбранный двигатель удовлетворяет условиям нагрева как в режиме маневрирования, так и режиме удержания судна на заданном курсе:

M_экв1 = 5,055 кГ•м < M_н = 5,2 кГ•м

M_экв2 = 3,12 кГ•м < M_н = 5,2 кГ•м

10. Расчет и выбор преобразователя

1. Определим мощность генератора:

Где

- коэффициент загрузки двигателя, .

2.Выбираем генератор типа П-59М с данными:

· P_н = 7 кВт;

· U = 220 В;

· I = 31,8 A;

· n = 1450 об/мин;

· з = 81 %;

· Исполнение - брызгонепроницаемое.

3. По мощности возбуждения:

4. Выбираем возбудитель типа П-28М с данными: P_н = 1 кВт; U = 220 В; I = 4,5 А;

з = 77,5 %;

исполнение - брызгонепроницаемое.

5. По мощности приводного двигателя:

6. Выбираем приводной двигатель типа АМ-60-1 с данными: P = 11 кВт; n = 1415 об/мин. U = 220 В; I = 7 А; з = 84 %; cos ц = 0,83; л_м = 2,2; исполнение- тоже брызгонепроницаемое.



11. Разработка принципиальной схемы управления рулевого электропривода

Для схемы управления рулевым электроприводом по системе Г-Д с питанием приводного двигателя от сети переменного тока 380 В подобрано следующее оборудование:

1. Исполнительный двигатель постоянного тока ИД.

2. Трехмашинный преобразовательный агрегат, состоящий из приводного асинхронного двигателя - ПД, генератора постоянного тока - Г, возбудителя - В.

3. Аппаратуры управления, защиты и сигнализации.

4. Приборы контроля возбуждения и нагрузки дополнительного двигателя (вольтметр и амперметр).

Командоконтроллер с контактами К1-К8 подобран на центре положения работы (лево и право). Сопротивления P₁ - P₂ подобраны регулировочные, CD - добавочное. Выключатели ВП3 - ВП5 подобраны для включения сигнализации лампами Л3, ЛБ, ЛК о положении пера руля. Конечные выключатели ВП1, ВП2 - для отключения возбуждения генератора в предельных положениях пера руля.

Защита схемы

Согласно правилам Регистра на отключение срабатывает только защита от коротких замыканий. Для чего в схеме предусмотрены предохранители с плавкими вставками.

12. Выбор аппаратуры управления

Для управления рулевым электроприводом с питанием приводного двигателя от сети переменного тока напряжением 380 В выбираем следующую аппаратуру управления:

1. Переключатель постов управления типа УП-5100: U = 380 В. I_н = 20 А. I_прл = 60 А;

2. Конечный выключатель, шпиндельный типа КР-6000 на пять цепей; 2 - для разрыва цепей возбуждения генератора, 3 - для включения сигнальных ламп;

3. Кнопочная станция типа КУ-123;

4. Линейный контактор типа КМ2315 величины на номинальный ток 30А, три главных контакта, один вспомогательный;

5. Реле промежуточное типа МКУ 48Т, 4 размыкающихся и 4 замыкающихся контактов, номинальное напряжение катушек 220В, cos ц = 0,5;

6. Предохранитель силовой цепи типа ПДС 2, номинальный ток предохранителя I=20 А, тип плавкой вставки ПВД2, номинальный ток плавкой вставки;

7. Тепловые реле для защиты ТРТ-153, I_н = 230 А;

8. Амперметр М 1500, пределы измерений 0-500, класс точности 1, угол шкалы 230 градусов;

9. Вольтметр - Э140/1, пределы измерений 0-250, класс точности 1,5.

10. Командоконтроллер КВ-24A.

13. Расчет и выбор питающего кабеля и установочного автомата

По тепловой нагрузке согласно таблицы может быть выбран кабель с сечением 6мм².

Однако ток отсечки автомата по формуле

Определим пусковой ток электродвигателя

где: P_н = 7 кВт - номинальная мощность. K_I - кратность тока при пуске; з_н - КПД двигателя.

Ток осечки автомата должен быть:

А

Для обеспечения защиты ток кабеля должен быть:

В соответствии с таблицей выбираем кабель, сечением 4 мм²: тип КНР 3х4мм², допускаемы ток I_доп = 65 А, с медными жилами и резиновой изоляцией в поливинилхлоридной масло-бензиностойкой, коррозионностойкой, не распространяющей горение оболочке.

Выбираем автомат серии B20 1P с I_н = 100 А с током установки I_ср = 22,2 А с максимальными электромагническими расцепителями.

14. Обслуживание и уход за рулевым электроприводом

Техническое обслуживание электропривода и его осмотр производится в определенные сроки, которые указаны в ППТОР. Периодичность осмотров и контроля технического состояния электродвигателей напрямую зависит от длительности эксплуатации, температурного режима, количества пусков, нагрузок в процессе эксплуатации.

Осмотр включает в себя проверку температуры нагрева двигателей, а также контроль за отсутствием посторонних и пожароопасных предметов вблизи двигателей, их пуском и остановкой согласно инструкции, предотвращением работы двигателей вхолостую.

При проведении технического обслуживания электроприводов обязательно контролируется температура нагрева электродвигателей, напряжение электросетей, проверяется уровень масла в подшипниках, реостатах и пусковой аппаратуре, внимательно следят за исправностью ограждений, которые предотвращают прикосновения к вращающимся элементам электроприводов, занимаются наружной очисткой и мелким ремонтом при необходимости.

В связи с тем, что повреждения электродвигателя чаще всего случаются по причине превышения допустимого предела температуры, техническое обслуживание электропривода сопровождается постоянным контролем показателей их температуры. При снятии показаний уровня температуры выделяют предельно допустимую температуру нагрева и предельно допустимое превышение нагрева отдельных частей, которое вычисляют вычитанием температуры окружающей среды (40 С) из предельно допустимой температуры нагрева, после этого результат уменьшают на 10 С.

Еще одним немаловажным фактором, влияющим на работу электродвигателей, является напряжение питающих электросетей. Повышенное напряжение может привести к превышению предельно допустимой температуры, а его понижение - к уменьшению момента вращения. Техническое обслуживание электропривода подразумевает под собой постоянный контроль напряжения электросети.

Проверки электроприводов подразделяют на периодические и внеочередные, которые проводят в случаях длительного простоя, попадания на электродвигатели воды, а также при подозрении, что состояние изоляции обмоток ухудшилось. Для оценки их состояния необходимо сравнить данные текущих показаний с предыдущими показаниями. Если расхождение между ними достаточно велико, то целесообразно проведение более подробного исследования и, при необходимости, осуществления сушки электродвигателя или же его ремонт.

В случае обнаружения признаков возгорания электродвигателя или его аппаратуры, несчастного случая с человеком, возникновении чрезмерной вибрации, перегреве подшипников, поломки приводного механизма необходимо отключить электродвигатель от электросети.

15. Охрана окружающей среды на судах ФРП

В процессе эксплуатации судов образуются бытовые и производственные отходы, сброс которых в водоем приносит значительный ущерб природе. При этом все образующиеся на судне загрязнения можно разделить на две основные группы:

1) остатки перевозимых грузов, образующихся вследствие неполной их выгрузки, обмыва палубы и трюмов, танков и т. п.;

2) загрязнения, образующиеся в результате жизнедеятельности экипажа и пассажиров (сточные воды и бытовой мусор), а также в результате эксплуатации судовых механизмов (нефтесодержащие льяльные, или подсланевые воды, производственный мусор). Кроме того, до сих пор, к сожалению, весьма часты случаи аварийных разливов нефтепродуктов при бункеровке судов и в результате различных аварийных ситуаций.

В связи с тем что для судов характерны загрязнения второй группы (они присущи любому классу судов), а также аварийные разливы нефтепродуктов, в данной книге рассмотрены пути решения проблем по предотвращению загрязнения водоемов этими видами судовых загрязнений.

Существует классификация мусора по степени его взаимодействия с водной средой:

плавающий -- приводит к загрязнению поверхности воды и береговой полосы (пляжи, места отдыха и т. п.);

тонущий -- загрязняет дно водоема, особый вред наносит местам нерестилищ и нагула рыб;

растворяющийся -- поглощает для своего окисления кислород из воды водоема, изменяет ее окраску, вкус и т. п.

Международная конвенция МАРПОЛ 73/78

В 1973 г. Международной морской организацией (ИМО), являющейся органом ООН, была принята Международная конвенция МАРПОЛ 73, в которой определены технические требования по предотвращению загрязнения моря с судов.

Положения МАРПОЛ 73 и Протокола 1978 г. представляют собой единый документ, кратко называемый Конвенция МАРПОЛ 73/78 [52], которая включает пять приложений (по видам всех судовых загрязнений):

приложение I. «Правила предотвращения загрязнения нефтью»;

приложение II. «Правила контроля над загрязнением при перевозке ядовитых жидких веществ наливом»;

приложение III. «Правила предотвращения загрязнения вредными веществами, перевозимыми морем в упаковке, грузовых контейнерах, съемных танках или автодорожных и железнодорожных цистернах»;

приложение IV. «Правила предотвращения загрязнения сточными водами с судов»;

приложение V. «Правила предотвращения загрязнения мусором с судов».

Указанные пять приложений Конвенции по существующим в ИМО правилам объединяются в три группы и принимаются (ратифицируются) государствами одновременно: 1-я группа -- приложения I и II; 2-я группа -- приложения III и V; 3-я группа -- приложение IV.

Приложения I и II вступили в силу 2 октября 1983 г.; приложение V -- в декабре 1988 г., остальные вступят в силу в ближайшие год-два. В качестве наиболее важных, присущих всем типам судов, здесь рассмотрены требования приложений I, IV и V (нефть, сточные воды, мусор).

Нефтесодержащие воды.

Каждое судно, совершающее международные рейсы, должно быть оборудовано в соответствии с требованиями приложения I Конвенции МАРПОЛ 73/78, что подтверждается выдачей Регистром СССР этим судам Международных свидетельств о предотвращении загрязнения нефтью. Конвенцией предусмотрены следующие технические средства для предотвращения загрязнения водной среды льяльными (подсланевыми) водами с судов:

-- сборные танки;

-- нефтеводяное фильтрующее оборудование с очистной способностью подсланевых вод до уровня нефтесодержания в сбросе не более 15 млн^-1;

-- автоматическое устройство для закрытия сливных клапанов, когда содержание нефти в очищенной воде, сбрасываемой за борт, превышает 15 млн^-1';

-- нефтеводяное сепарационное оборудование с очистной способностью до 100 млн^-1.

Сточные воды.

Требования приложения IV Конвенции МАРПОЛ 73/78 распространяются на суда, совершающие международные рейсы, в том случае, если валовая вместимость данных судов более 200 per. т, а также на суда меньшей вместимостью, если на них разрешена перевозка более 10 человек.

В соответствии с положениями Конвенции в прибрежной зоне шириной 12 морских миль запрещен сброс сточных вод, если они предварительно не очищены и не обеззаражены в специальной судовой установке (установке ООСВ) до некоторых параметров.

Под термином «сточные воды» Конвенцией понимается следующее:

-- стоки из всех видов туалетов, писсуаров, унитазов, а также шпигатов, находящихся в туалетах;

-- стоки из раковин, ванн, душевых и шпигатов, находящихся в медицинских помещениях;

-- стоки из помещений, где содержатся животные;

-- прочие стоки, если они перемешаны с перечисленными выше.

За пределами 12-мильной зоны сброс СВ разрешен без предварительной обработки в любом бассейне (понятия «особый район» для СВ не существует), но при этом указано, что судно должно двигаться со скоростью не менее 4 уз.

В связи с указанным каждое судно, попадающее под действие приложения IV Конвенции, должно быть оборудовано устройствами для возможного предотвращения сброса необработанных СВ. Такими устройствами являются судовые сборные цистерны, а также установки ООСВ.

Мусор.

Приложение V Конвенции включает правила предотвращения загрязнения водоемов мусором с судов. При этом под термином «мусор» понимаются все виды пищевых, бытовых или эксплуатационных отходов (за исключением свежей рыбы и ее остатков), которые образуются в процессе нормальной эксплуатации судна, за исключением веществ, перечень которых приведен в других приложениях Конвенции.

Конвенцией предусмотрены следующие ограничения по сбросу мусора с судов:

-- запрещается сброс в море всех видов пластмасс, включая синтетические тросы, сети, пластмассовые мешки для мусора;

-- плавучий обивочный и упаковочный материал можно сбрасывать за пределами 25 миль от берега;

-- за пределами 12-мильной зоны можно сбрасывать мусор, пропущенный через измельчитель, если куски размолотого мусора не более 25 мм;

-- в особых районах запрещается сбрасывать любые виды мусора, кроме пищевых отходов, которые можно сбрасывать за пределами 12-мильной зоны.

Если мусор смешан с другими отходами, сброс которых попадает под другие требования, то к нему предъявляются более строгие требования.

В соответствии с требованиями Конвенции каждое судно, совершающее международные рейсы, должно иметь как минимум одно из следующих устройств: емкости для сбора мусора; устройства для измельчения или прессования мусора; инсинератор (печь для сжигания мусора). Кроме того, в Конвенции указано, что все заинтересованные государства обязаны обеспечить свои порты и терминалы устройствами для приема мусора.

16. Охрана труда на ФРП

Организация рабочих мест.

Организация любого трудового процесса на судах должна предусматривать необходимые мероприятия, обеспечивающие безопасность работающих и соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.003--74 и ОСТ 15.210--79. Правильно организовать рабочие места и провести расстановку рабочей силы, а также обеспечить всех работающих спецодеждой и необходимыми индивидуальными защитными средствами -- одна из главных обязанностей администрации судна. К основным мероприятиям по организации рабочих мест относятся: обеспечение безопасного доступа к рабочему месту, а в случае эвакуации -- к спасательным средствам; обеспечение правильной передачи команд и распоряжений; оптимальная для данных условий компоновка рабочего места; устройство необходимых ограждений, защитных устройств, надписей, обеспечение работающих соответствующим инструментом, приспособлениями и такелажем; осуществление специальных мероприятий в зависимости от специфики работ.

Полы на тех рабочих местах, где по роду работ может быть скользко, должны иметь рифленую или ячеистую поверхность.

Площадки, расположенные на открытых палубах, в рыбце-хах, продолжительность работ на которых превышает 1 ч, в холодное время года покрывают материалом с низким коэффициентом теплопроводности (деревянные рыбинсы, маты).

Рациональная планировка рабочего места предполагает, прежде всего установление удобных и безопасных зон для выполнения трудовых операций и соответствующее размещение всего необходимого для работы оборудования.

Приспособления устанавливаются на палубе или стеллажах так, чтобы при качке судна, толчках или вибрации они не опрокидывались. Все тяжелые запасные части, приспособления надежно крепятся в положении по-походному в предусмотренных для этого на судне местах.

Рабочие места нельзя размещать в опасных зонах. Эти зоны по характеру действия опасных факторов определяются временем и размерами, а следовательно, могут быть как стационарными, так и нестационарными (условными), т. е. изменяющимися в размерах в зависимости от времени и характера действия опасного фактора.

Администрация судна, организуя работу вблизи опасных зон, обязана проверить наличие необходимых оградительных и защитных устройств, знаков и надписей. При отсутствии или неисправности постоянных ограждений устанавливаются временные ограждения. Согласно правилам техники безопасности ограждения устанавливаются на все открытые проемы в палубах, на рабочих местах, площадках, проходах, расположенных не выше 0,5 м. Кроме того, ограждаются все движущиеся части оборудования, а также тросы, расположенные в проходах и вблизи рабочих мест, места возможного прорыва горячей воды, пара, ядовитого газа и разброса твердых частиц.

Ограждения проемов и площадок, расположенных на высоте, должны отвечать требованиям ГОСТ 122.062--81 и устраиваться таким образом, чтобы исключить возможность травмирования работающих.

При организации рабочих мест необходимо осуществлять дополнительные мероприятия, связанные с особенностью работ, например санитарно-гигиенические и эстетические, противопожарные, спасательно-профилактические, при работе за бортом судна или на высоте, в штормовых условиях и др.

Правила передвижения экипажа по судну.

Поступающий на судно член экипажа должен быть ознакомлен с особенностями конструкции судна, судовых устройств, правилами поведения при переходе по палубам, коридорам, трапам, в стесненных и опасных местах.

Для безопасности членам судовой команды правилами не разрешается бежать по проходам и трапам, прыгать и шагать через несколько ступеней, съезжать по поручням, за исключением случаев сбора экипажа по тревоге. Люди, проходящие по трапам, должны держаться за поручни. При передвижении по вертикальным трапам должны соблюдаться правила непрерывной опоры на три точки. Нельзя ходить в нерабочей обуви в пищеблоке и других служебных помещениях, а также спускаться по трапам в трюмы, шахты и танки.

При движении по трапу не допускается скопления людей, причем уступается дорога комсоставу по старшинству или идущему сверху.

Особое внимание при обучении членов экипажа должно быть уделено умению обращаться с металлическими водонепроницаемыми дверями. Во избежание травм рук и ног, особенно во время качки судна, следует открывать двери двумя руками, одновременно отдавая обе задрайки. Переступить порог нужно тогда, когда под влиянием крена дверь легко пойдет в сторону накренившегося борта. Необходимо также постоянно следить за исправностью задраек, резиновых прокладок дверей, люков и наличием на них стопорных устройств достаточной прочности.

Правилами техники безопасности запрещается ходить по бортовым решеткам, планширю и сидеть на нем независимо от состояния погоды.

Контроль за состоянием проходов, трапов, сходней, палуб, а также за исправностью дверей и ограждений должен осуществляться повседневно вахтенной службой.

Командный состав судна обязан следить за тем, чтобы все помещения в темное время суток и не освещенные естественным светом, а также проходы, коридоры, шахты, трюмы, бытовые и служебные помещения были постоянно обеспечены искусственным светом.

Работа с якорным устройством.

Одним из основных и ответственных устройств на судне является якорное. От его состояния и обслуживания во многих случаях зависит сохранность судна, груза и безопасность людей, поэтому администрация судна обязана следить за техническим состоянием якорного устройства, в частности за действием вертлюгов и стопоров, и соблюдением правил техники безопасности при его эксплуатации.

Выполнение работ по подъему и отдаче якоря следует производить только с разрешения капитана или его вахтенного помощника лицом, имеющим допуск к обслуживанию якорного устройства.

Перед отдачей якоря необходимо освободить цепь (ленточный стопор на брашпиле должен быть закреплен, муфта сцепления брашпиля -- разведена) и снять палубный стопор. Если брашпиль (шпиль) имеет ручной привод, надо снять его рукоятку, так как во время работы она может нанести травму. Следует также перед отдачей якоря разнести буйреп шлагами (или вытравить его за борт), а буек (томбуй) подготовить к безопасной отдаче (на планшире, киповой планке) и проследить за тем, чтобы при отдаче якоря на воде не было шлюпок, плотиков и т. п.

При отдаче якоря матросу нужно стоять у стопора брашпиля сбоку, не наклоняясь к нему близко; опасно находиться на линии движения якорной цепи и у клюзов.

При работе с якорным устройством необходимо соблюдать следующие меры предосторожности: при стопорении стравливаемой якорной цепи следить, чтобы на барабане брашпиля не оказалось соединительной скобы, что может повлечь разрыв якорной цепи: если при подъеме якоря произойдет заедание якорной цепи, зажатую в брашпиле цепь надо освобождать ходом брашпиля (руками -- опасно); освобождать якорь от запутанного троса или якорной цепи необходимо с палубы судна баграми; все работы с якорной цепью должны производиться только при помощи специальных крючков; при подъеме буйка из воды необходимо поднимать его багром, стоя за фальшбортом (леерным ограждением).

Правилами по технике безопасности запрещается: разобщать муфту сцепления брашпиля, не убедившись в надежности крепления ленточного стопора, во время отдачи (подъема) якоря находиться на линии движения якорной цепи; становиться ногой на набитую (натянутую) якорную цепь; работать брашпилем при очистке якоря; после подъема оставлять якорь закрепленным только на ленточных стопорах; якорную цепь необходимо крепить стопорами.

Правилами не допускается нахождение людей в цепном ящике в момент отдачи якорей. Все работы с якорной цепью как в цепном ящике, так и на палубе следует выполнять только при помощи специальных крючьев. При стоянке судна у причала, в доке, а также на ходу якорные цепи должны быть застопорены.



17. Список литературы

1. «Судовые электроприводы и электродвижение судов» К.А. Чекунов, Ленинград,,Судостроение” 1969.

2. «Судовые электроприводы», Богословский и др. 1976.

3. «Правила эксплуатации судового электрооборудования» 1987.

4. «Судовые электроэнергетические системы» Г.С.Яковлев, Ленинград 1967.

5. « Справочник судового электротехника» Г.И.. Китаенко 1980. том 2.

Размещено на Allbest.ru