Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Мелкосидящий толкач-буксир проекта Р162А

Введение

Актуальность темы дипломного проекта.Толкач-буксир проекта Р162А в качестве главных двигателей оснащался двумя дизель-редукторными агрегатами 6ЧНСП 18/22, мощностью 165 кВт каждый. Строительство этих судов началось в начале 80-х годов прошлого века и за время эксплуатации главные двигатели выработали моторесурс. Проведение капитально-восстановительного ремонта очень затратно, ввиду большой стоимости сменно-запасных частей, кроме того, надежность двигателя после ремонта значительно снижается. В настоящее время изготавливаются более совершенные, надежные в эксплуатации и экономичные энергетические силовые установки.

Кроме того, толкач-буксир проекта Р162А эксплуатировался с одной, или двумя баржами грузоподъемностью 1000 т, что в условиях рыночных отношений невыгодно. При незначительном повышении энерговооруженности, исходя из характеристик судна возможна эксплуатация его в составе с баржей грузоподъемностью 3000 т проекта Р-56, являющейся одним из самых распространенных типов несамоходных судов в Обь-Иртышском бассейне.

Связь темы дипломного проекта с общенаучными (государственными) программами и планом работы академии.Работа выполнялась в соответствии с научной целевой комплексной программой «Повышение эффективности судовых главных и вспомогательных энергетических установок» ОИВТ (филиал) ФБОУ ВПО «НГАВТ». Регистрационная карта ФГНУ «Центр информационных технологий и систем органов исполнительной власти» (ЦИТиС) И111130084407, регистрационный номер 01201180546.

Целью дипломного проекта является модернизация энергетической установки теплохода проекта Р162А путем замены главных дизель-редукторных агрегатов для работы в составе с баржей проекта Р-56.

Идея дипломного проекта заключается в повышении мощности главной силовой установки теплохода.

Методы исследования. В процессе выполнения исследования применялись: научно-техническое обобщение литературных источников, типовые методики по теоретическим расчетам валопровода, систем энергетической установки и движителя.

Обоснованность и достоверность расчетов, выводов и рекомендацийподтверждаются: применением рекомендованных методов расчетов и принятыми уровнями допущений при внедрении данных полученных в дипломном проекте в производство.

На защиту выносятсяследующие результаты:

- Проверочный расчет валопровода;

- Результаты расчетов систем обслуживающих энергетическую установку;

- Расчет автономности плавания судна по условиям экологической безопасности;

- Расчет гребного винта;

- Расчет количества вредных выбросов при работе главной энергетической установки судна;

- Результаты экономического расчета.

Структура и объем дипломного проекта. Дипломный проект состоит из введения, шести глав, заключения, библиографического списка используемой литературы и приложений.

 

 

Описание объекта модернизации

Постановка цели и задачи дипломного проекта

Целью дипломной работы на тему «Модернизация теплохода проекта Р162А для толкания несамоходной сухогрузной баржи проекта Р-56» является повышение мощности и технико-эксплуатационных показателей толкача-буксира для увеличения провозной способности судна.

Для достижения цели дипломной работы ставим перед собой следующие задачи:

1. Дать общую характеристику теплохода проекта Р162А;

2. Подобрать новые главные двигатели;

3. Описать технические характеристики выбранных двигателей;

4. Произвести проверочный расчет валопровода;

5. Выполнить проверочный расчет систем обслуживающих энергетическую установку;

6. Определить характеристики новых движителей модернизированного теплохода;

7. Рассмотреть вопросы по охране труда и окружающей среды при эксплуатации толкача-буксира проекта Р162А.

8. Выполнить технико-экономический расчет.

 

Расчетная часть

Проверочный расчет валопровода

Диаметр промежуточного, упорного или гребного вала, должен быть не менее определяемого по формуле:

(2.1)

где – временное сопротивление материала вала;

– коэффициент для промежуточных валов со шпоночными муфтами;

– коэффициент усиления для судов, плавающих в битом льду;

– расчетная мощность, передаваемая валом;

– расчетная частота вращения;

– диаметр осевого отверстия вала;

– действительный диаметр вала.

 

Расчет диаметра вала по формуле (2.1) является предварительным, поскольку размеры всех элементов валопровода после формирования крутильной схемы должны быть уточнены по результатам расчета напряжений от крутильных колебаний, в том числе на режимах, соответствующих частотам вращения, запретным для длительной работы.

Полученное расчетным путем значение меньше фактического диаметра гребного вала теплохода проекта Р162А, следовательно, валопровод сохраняется существующим, по проекту Р162А.

Расчет остойчивости

После проведения модернизационных работ на теплоходе проекта Р162А необходимо провести проверочный расчет остойчивости судна, ввиду того, что масса заменяемого оборудования составляет более 2% от водоизмещения судна порожнем.

Проверка остойчивости проекта Р162А выполнена в соответствии с требованиями «Правил Российского Речного Регистра» том 2 часть I раздел 12 «Остойчивость» изд. 2008 г.

Судно признается остойчивым, если оно при всех состояниях нагрузки, устанавливаемых удовлетворяет:

1. основному критерию остойчивости – при совместном действии на судно динамически приложенного давления ветра и бортовой качки (п. 12.4);

2. дополнительным требованиям: в эволюционный период циркуляции (пункт 12.9.4); при статическом воздействии буксирного каната (пункт 12.10.2); при динамическом действии буксирного каната (пункт 12.10.7).

3. требованию к начальной остойчивости (п. 12.1.3).

Расчеты по основному критерию выполнены для трёх спецификационных случаев нагрузки:

- судно с 10% запасов;

- судно с 100% запасов;

- судно с 100% запасов и балластом в кормовой цистерне.

Расчеты по дополнительным требованиям выполнены для двух спецификационных случаев нагрузки:

- судно с 10% запасов;

- судно с 100% запасов и балластом в кормовой цистерне.

Установлено оборудование: главные двигатели 6190ZLC1-2 с редуктором (2шт.), установлены дополнительные дельные вещи. Общая масса переоборудования составила примерно 10 тонн.

В таблице 2.1 приведена нагрузка масс судна пр.Р162А порожнем после переоборудования. Далее следует результаты расчета начальной остойчивости. В таблицах 2.2÷2.4 приведена нагрузка трех расчетных случаев нагрузки. Далее следует результаты расчета начальной остойчивости для этих случаев.

 

Таблица 2.1 – Нагрузка масс судна порожнём после переоборудования

Обозн. Наименование разделов и статей нагрузки Масса, Плечи, Моменты,
Судно до переоборудования 113,5 -0,220 0,00 3,26 -74,29 0,00 1099,59
Механизмы и дельные вещи -5,8 -3,85 0,00 1,59 -56,60 0,00 23,37
Судно порожнём после переоборудования 107,7 0,000 0,00 3,36 0,02 0,00 1068,90

Элементы плавучести и начальной остойчивости:

Случай 0

Удельный вес воды: 1,0 т/м3;

Исходное водоизмещение: 107,7 т;

Координаты центра тяжести:

- от плоскости миделя: 0,000м;

- от диаметральной плоскости: 0,000м;

- от основной плоскости: 3,360м;

Координаты центра величины:

- от плоскости миделя: -0,024 ;

- от диаметральной плоскости: 0,000 ;

- от основной плоскости: 0,970 ;

Запас плавучести: 79,063 ;

Угол дифферента: -0.446 ;

Угол крена: 0.000 ;

Осадки:

- на миделе: 1.06 ;

- на носовой марке: 1.02 ;

- на кормовой марке:1,08 ;

Минимальный надводный борт: 1.07 ;

Возвышение люка №1 над ватерлинией: 1.702 ;

Моменты инерции свободных поверхностей жидких грузов:

- относительно продольной оси: 0.000 ;

- относительно поперечной оси: 0.000 ;

Начальная поперечная метацентрическая высота:

- с учетом поправок на свободные поверхности жидких грузов: 1.740 ;

- без учета поправок на свободные поверхности жидких грузов: 1.740 ;

Начальная продольная метацентрическая высота, отнесённая к действующему водоизмещению, с учетом поправок на свободные поверхности жидких грузов 2.373 ;

Момент, дифферентующий на один градус: 401.469 ;

Момент, дифферентующий на один см: 5.780 ;

Момент, кренящий на один градус: 9.651 ;

Число тонн на 1см осадки: 2,610 ;

Таблица 2.2 – Нагрузка масс для 1-го случая – судно после переоборудования с 10% запасов

Обозн. Наименование разделов и статей нагрузки Масса, Плечи, Моменты,
  Судно порожнём после переоборудования 107,7 0,00 0,00 3,36 0,98 0,00 1069,34
  Дедвейт              
Топливо:              
  10% запасов 5,70 4,50 0,00 0,70 25,65 0,00 3,99
Масло:              
  10% запасов 0,220 4,12 0,00 0,24 0,91 0,00 0,053
Снабжение и инструмент              
  10% 0,52 -6,00 0,00 3,24 -3,09 0,00 1,67
Команда с багажом 1,47 5,02 0,00 4,50 7,38 0,00 6,62
Вода 10% 0,38 1,35 0,00 2,08 0,51 0,00 0,78
Фекалии:              
  100% заполнения; 2,00 2,75 0,00 1,90 5,50 0,00 3,80
Нефтесодержащие воды:              
  100% заполнения; 2,40 3,85 0,00 1,40 43,89 0,00 15,96
  Итого 120,4 0,24 0,00 3,25 81,73 0,00 1102,21

Элементы плавучести и начальной остойчивости:

Случай 1

Удельный вес воды: 1,0 ;

Исходное водоизмещение: 120,4 ;

Координаты центра тяжести:

- от плоскости миделя: 0,240 ;

- от диаметральной плоскости: 0,000 ;

- от основной плоскости: 3,250 ;

Координаты центра величины:

- от плоскости миделя: -0,231 ;

- от диаметральной плоскости: 0,000 ;

- от основной плоскости: 1,019 ;

Запас плавучести: 57,383 ;

Угол дифферента: -0.164 ;

Угол крена: 0.000 ;

Осадки:

- на миделе: 1.09 ;

- на носовой марке: 1.08 ;

- на кормовой марке:1,09 ;

Минимальный надводный борт: 1.13 ;

Возвышение люка №1 над ватерлинией: 1.637 ;

Моменты инерции свободных поверхностей жидких грузов:

- относительно продольной оси: 154.600 ;

- относительно поперечной оси: 39.400 ;

Начальная поперечная метацентрическая высота:

- с учетом поправок на свободные поверхности жидких грузов: 1.230 ;

- без учета поправок на свободные поверхности жидких грузов: 1.686 ;

Начальная продольная метацентрическая высота, отнесённая к действующему водоизмещению, с учетом поправок на свободные поверхности жидких грузов 1.246 ;

Момент, дифферентующий на один градус: 422.126 ;

Момент, дифферентующий на один см: 6.077 ;

Момент, кренящий на один градус: 7.290 ;

Число тонн на 1см осадки: 2.652 ;

 

Таблица 2.3 – Нагрузка масс для 2-го случая - судно после переоборудования с 100% запасов

Обозн. Наименование разделов и статей нагрузки Масса, Плечи, Моменты,
  Судно порожнём после переоборудования 107,7 0,00 0,00 3,36 0,98 0,00 1069,34
Топливо:              
  100% запасов 10,19 5,70 0,00 1,27 324,90 0,00 72,39
Масло:              
  100% запасов 2,200 4,12 0,00 1,18 9,06 0,00 2,596
Снабжение и инструмент              
  100% запасов 5,15 -6,00 0,00 3,24 -30,90 0,00 16,69
Команда с багажом 1,47 5,02 0,00 4,50 7,38 0,00 6,62
Вода 100% 3,75 1,35 0,00 2,60 5,06 0,00 9,75
Фекалии:              
  10% заполнения; 0,20 2,75 0,00 0,60 0,55 0,00 0,12
Нефтесодержащие воды:              
  10% заполнения; 1,14 3,85 0,00 0,24 4,39 0,00 0,27
  Итого 131,8 0,83 0,00 3,030 321,43 0,00 1177,77

Элементы плавучести и начальной остойчивости:

Случай 2

Удельный вес воды: 1,0 ;

Исходное водоизмещение: 131,8 ;

Координаты центра тяжести:

- от плоскости миделя: 0,830 ;

- от диаметральной плоскости: 0,000 ;

- от основной плоскости: 3,030 ;

Координаты центра величины:

- от плоскости миделя: 0,848 ;

- от диаметральной плоскости: 0,000 ;

- от основной плоскости: 1,132 ;

Запас плавучести: 40,153 ;

Угол дифферента: 0.503 ;

Угол крена: 0.000 ;

Осадки:

- на миделе: 1.09 ;

- на носовой марке: 1,08 ;

- на кормовой марке:1,1 ;

Минимальный надводный борт: 1.035 ;

Возвышение люка №1 над ватерлинией: 1.499 ;

Моменты инерции свободных поверхностей жидких грузов:

- относительно продольной оси: 154.600 ;

- относительно поперечной оси: 39.400 ;

Начальная поперечная метацентрическая высота:

- с учетом поправок на свободные поверхности жидких грузов: 1.246 ;

- без учета поправок на свободные поверхности жидких грузов: 1.644 ;

Начальная продольная метацентрическая высота, отнесённая к действующему водоизмещению, с учетом поправок на свободные поверхности жидких грузов 9.067 ;

Момент, дифферентующий на один градус: 468.559 ;

Момент, дифферентующий на один см: 6.745 ;

Момент, кренящий на один градус: 8.456 ;

Число тонн на 1 см осадки: 2.745 ;

Таблица 2.4 – Нагрузка масс для 3-го случая – судно после переоборудования с 100% запасов и балластом в кормовой цистерне

Обозн. Наименование разделов и статей нагрузки Масса, Плечи, Моменты,
  Судно порожнём после переоборудования 107,7 0,00 0,00 3,36 0,98 0,00 1069,34
  Дедвейт              
Топливо:              
  100% запасов; 10,19 5,70 0,00 1,27 324,90 0,00 72,39
Масло:              
  100% запасов; 2,200 4,12 0,00 1,18 9,06 0,00 2,60
Снабжение и инструмент              
  100% запасов; 5,15 -6,00 0,00 3,24 -30,90 0,00 16,69
Команда с багажом 1,47 5,02 0,00 4,50 7,38 0,00 6,62
Вода 100% 3,75 1,35 0,00 2,60 5,06 0,00 9,75

 


Продолжение таблицы 2.4

Фекалии:              
  10% заполнения 0,20 2,75 0,00 0,60 0,55 0,00 0,12
Нефтесодержащие воды:              
  10% заполнения 1,14 3,85 0,00 0,24 4,39 0,00 0,27
Балласт в кормовой цистерне 24,00 -12,95 0,00 2,96 -310,80 0,00 71,04
  Итого 155,8 0,026 0,00 3,03 10,63 0,00 1248,81

Элементы плавучести и начальной остойчивости:

Случай 3

Удельный вес воды: 1,0 ;

Исходное водоизмещение: 155,8 ;

Координаты центра тяжести:

- от плоскости миделя: 0,026 ;

- от диаметральной плоскости: 0,000 ;

- от основной плоскости: 3,030 ;

Координаты центра величины:

- от плоскости миделя: 0,026 ;

- от диаметральной плоскости: 0,000 ;

- от основной плоскости: 1,182 ;

Запас плавучести: 84,153 ;

Угол дифферента: -0.117 ;

Угол крена: 0.000 ;

Осадки:

- на миделе: 1,1 ;

- на носовой марке: 1,01 ;

- на кормовой марке: 1,2 ;

Минимальный надводный борт: 1.086 ;

Возвышение люка №1 над ватерлинией: 1.368 ;

Моменты инерции свободных поверхностей жидких грузов:

- относительно продольной оси: 154.600 ;

- относительно поперечной оси: 39.400 ;

Начальная поперечная метацентрическая высота:

- с учетом поправок на свободные поверхности жидких грузов: 1.101 ;

- без учета поправок на свободные поверхности жидких грузов: 1.475 ;

Начальная продольная метацентрическая высота, отнесённая к действующему водоизмещению, с учетом поправок на свободные поверхности жидких грузов 64.720 ;

Момент, дифферентующий на один градус: 466.179 ;

Момент, дифферентующий на один см: 6.711 ;

Момент, кренящий на один градус: 7.929 ;

Число тонн на 1см осадки: 2.740 ;

Расчетные случаи нагрузки судна

Расчеты выполнены в комплексе программ для расчетов по статике корабля SEA HYDRO, имеющий допуск РРР (Сертификат № 14 от 9.02.2005 г.).

Таблица 2.5 – Расчетные случаи нагрузки судна

Наименование элементов Размерность Случаи нагрузки судна
случай случай случай
Водоизмещение 107,7/ 3330.20 131,8/ 3813.15 155,8/ 4048.59
Отстояние ц.т. от мидель-шпангоута 0.24 0.83 0.026
Отстояние ц.т. от ДП 0.00 0.00 0.00
Отстояние ц.т. от ОП 3.25 3.03 3.03
Угол дифферента -0.164 0.503 -0.117
Угол крена 0.00 0.00 0.00
Начальная поперечная метацентрическая высота с учетом поправок 1.230 1.246 1.101
Начальная продольная метацентрическая высота с учетом поправок 71.246 69.067 64.720
Момент дифферентующий на один градус 422.126 468.559 466.179
Момент кренящий на один градус 7.290 8.456 7.929
Число тонн на 1 см осадки 2.652 2.745 2.740

Определение предельно допустимых углов крена


Таблица 2.6 – Определение предельно допустимых углов крена

Наименование элементов Случаи нагрузки судна
1 случай 2 случай 3 случай
Осадка, T, м 1.04 1.09 1.1
Начальный угол крена, , град 0.00 0.00 0.00
Высота борта, Н, м 2.20 2.20 2.20
Угол заливания, , град 31.10 27.76 24.56
0,8 , град 24.88 22.21 19.65
Угол входа в воду кромки палубы судна, , град 19.85 15.27 15.23
Угол опрокидывания, , град 42.7 44.2 42.9

 

Рисунок 2.1 – Диаграмма динамической остойчивости (1 случай)
Рисунок 2.2 – Диаграмма динамической остойчивости (2 случай)
Рисунок 2.3 – Диаграмма динамической остойчивости (3 случай)

2.4.1 Проверка остойчивости судна по основному критерию

Остойчивость судна по основному критерию считается достаточной, если оно при плавании на волнении выдерживает динамически приложенное давление ветра, то есть выполняется условие:

(2.31)

где – кренящий момент от динамического действия ветра, кН м, определяемый согласно указаниям пункта 12.5;

– предельно допустимый момент при динамических наклонениях, кН м, определяемый согласно указаниям пункта 12.7.

За предельно допустимый угол крена, , при проверке остойчивости по основному критерию следует принимать угол опрокидывания, , или угол заливания , исходя из того, какой из этих углов меньше.

За предельно допустимый угол крена принят угол заливания через дверь в шахту машинного отделения.

Проверка остойчивости судна по основному критерию приводится в таблице 2.7.


Таблица 2.7 – Проверка остойчивости судна по основному критерию

Наименование элементов Обозначение или формула Размер-ность Случаи нагрузки судна
1 случай случай случай
Аппликата ЦТ 3,250 3,030 3,03
Ширина судна по ватерлинии 6,600 6,600 6,60
Отношение - 4,558 4,112 3,96
Отношение - 0,396 0,370 0,370
Площадь парусности 203,740 196,230 193,2
Отстояние центра парусности от ОП 4,728 4,837 4,88
Возвышение центра парусности над плоскостью ватерлинии 2,929 2,843 2,81
Условное расчетное динамическое давление ветра (таблица 12.5.2) 243,580 241,860 241,16
Коэффициент (таблица 12.5.6-1) - 0,538 0,476 0,46
Коэффициент (таблица 12.5.6-2) - 0,109 0,173 0,173
Приведенное плечо кренящей пары 3,034 3,007 2,97
Кренящий момент от динамического действия ветра 150,584 142,726 138,51
Амплитуда бортовой качки 11,210 11,300 10,32
Предельно допустимый угол крена 31,100 27,760 2,56
Предельно допустимое плечо (рисунки 2, 3, 4) 0,185 0,159 0,14
Предельно допустимый кренящий момент 616,087 606,291 566,80
Коэффициент запаса - 4,091 4,248 4,09

2.4.2 Проверка остойчивости судна по дополнительным требованиям

В соответствии с требованиями РРР остойчивость буксирного судна пр.Р162А должна быть достаточной:

- в эволюционный период циркуляции (п.12.10.11);

- при статическом воздействии буксирного каната (п.12.10.2);

- при динамическом действии буксирного каната (п.12.10.7) .

Расчеты по дополнительным требованиям выполнены для двух спецификационных случаев нагрузки:

- судно с 10% запасов;

- судно с 100% запасов и балластом в кормовой цистерне.

2.4.3 Проверка остойчивости в эволюционный период циркуляции

Для всех грузовых судов с энерговооруженностью должна быть проверена остойчивость в эволюционный период циркуляции (п.12.10.11), то есть должно быть выполнено условие:

(2.32)

где – динамически приложенный кренящий момент, кН м, возникающий в эволюционный период циркуляции и определяемый согласно указаниям пункта 12.8.8;

– предельно допустимый момент, принимаемый в соответствии с указаниями пункта 12.8.10 для случая наклонения судна в эволюционный период циркуляции с учетом начального угла крена, кН м.

определяется по диаграмме статической остойчивости в зависимости от предельно допустимого угла крена, .

За предельно допустимый угол крена, , согласно пункту 12.8.9 следует принимать угол входа палубы в воду, . Проверка остойчивости при циркуляции проводится в таблице 2.8.

Таблица 2.8 – Проверка остойчивостив эволюционный период циркуляции

Наименование элементов Обозначение или формула Размерность Случай нагрузки
случай случай
Осадка средняя 1,09 1,1
Ширина судна по ватерлинии 6,6 6,6
Длина судна по ватерлинии 27,4 27,7
Аппликата ЦТ 3,250 3,030
Отношение - 4,56 3,96

 


Продолжение таблицы 2.8

Коэффициент (таблица 12.8.8) - -0,83 -0,23
Коэффициент

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-23

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...