УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВЛ - ватерлиния
ВРШ - винт регулируемого шага
ВФШ - винт фиксируемого шага
ГВЛ - грузовая ватерлиния
ГНУ - газонагревающая установка
ГРЩ - главный распределительный щит
ГТЗА - главный турбозубчатый агрегат
ГТУ - газотурбинная установка
ДАУ - дистанционное автоматизированное управление
ДВС - двигатель внутреннего сгорания
ДГ - дизель-генератор
ДП - диаметральная плоскость
ДУ - дизельная установка; дистанционное управление
ЗХ - задний ход
КО - котельное отделение
КПУ - командный пост управления
МИШ - механизм изменения шага
МО - машинное отделение
МКО - машинно-котельное отделение
ОЛ - основная линия
ОП - основная плоскость
ППУ - паропроизводящая установка
ПУ - пост управления; подруливающее устройство
ПХ - передний ход
СПГГ - свободно-поршневой генератор газа
ТВД - турбина высокого давления
ТВДЗХ - турбина высокого давления заднего хода
ТВДПХ - турбина высокого давления переднего хода
ТГ - турбогенератор
ТЗД - турбина заднего хода
ТНД - турбина низкого давления
ТНДЗХ - турбина низкого давления заднего хода
ТСД - турбина среднего давления
ТСДПХ - турбина среднего давления переднего хода
ЦПУ - центральный пост управления
ЯЭУ - ядерная энергетическая установка
в. м. т. - верхняя мертвая точка
н. м. т. - нижняя мертвая точка
В - ширина судна теоретическая
Dy - диаметр условный
F - высота надводного борта
Н - высота борта практическая
L -длина судна практическая
Lиб - длина судна наибольшая
Ру - давление условное
Т - осадка судна полная
Тк - осадка судна кормой
Тпр - осадка судна практическая
00 - плоскость мидель-шпангоута

ВВЕДЕНИЕ
Директивами XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану на 1971-1975 гг. предусмотрено дальнейшее увеличение грузооборота морского транспорта (в 1,4 раза) и пополнение транспортного флота высокоэкономичными универсальными и специализированными судами с комплексной автоматизацией управления судовыми механизмами и системами. Одновременно перед судостроителями ставится ряд задач по повышению качества продукции, снижению ее себестоимости, росту производительности труда на основе комплексной механизации и автоматизации производства, модернизации устаревшего оборудования и внедрению передовых технологических процессов. Выполнить поставленные задачи могут только грамотные, высококвалифицированные кадры рабочих-судостроителей, способных использовать новейшие достижения науки и техники при постройке судов.

Все работы по постройке судна можно подразделить на корпусно-заготовительные, корпусно-сборочно-сварочные, слесарно-монтажные, достроечно-отделочные работы и швартовные, ходовые и сдаточные испытания судна. При современных методах постройки судов эти виды работ тесно переплетаются. Так, например, слесарно-монтажные работы начинают и ведут параллельно с корпусно-сборочными до спуска на воду, а затем продолжают уже на плаву одновременно с достроечными и отделочными работами. Примерный порядок выполнения монтажных работ в процессе постройки серийного танкера водоизмещением 16 000 т представлен на графике. Такой порядок ведения работ позволяет значительно повысить готовность судов к спуску. Приведенный график показывает также, насколько разнообразны и длительны по времени слесарно-монтажные работы.

Слесарно-монтажные работы включают в себя не только подготовку фундаментов под монтаж, установку на них различных машин и механизмов с последующим испытанием их в работе, но и различные слесарно-механические работы по изготовлению отдельных деталей судовой машинной установки, валопровода, трубопроводов и устройств.

Судовой слесарь-монтажник должен хорошо знать судно, расположение на нем помещений, трюмов, отсеков, главных и вспомогательных механизмов, уметь читать монтажные чертежи и схемы; знать устройство и назначение монтируемых им машин и механизмов, иметь представление о их взаимосвязи с другими механизмами, устройствами и трубопроводами. При выполнении монтажных работ он обязан строго соблюдать необходимые допуски и зазоры в сопрягаемых деталях узлов и механизмов. Должен уметь обслуживать вспомогательные механизмы и производить их регулировку на разных режимах работ, выполняемых в период швартовных, ходовых и сдаточных испытаний судов. В связи с насыщенностью современных судов различными электронными и автоматическими приборами, он должен знать назначение этих приборов, их принцип действия. Наконец, судовой слесарь-монтажник должен хорошо знать передовую технологию слесарно-монтажных работ и умело применять ее, чтобы качественно выполнить работу в сроки, предусмотренные графиками постройки судна и монтажных работ.

Лучший выбор от компании «Норта МИТ»

Судовые холодильные машины – это установки для охлаждения производственных и технических помещений судов. Они могут использоваться, к примеру, для поддержания заданной низкой температуры в помещениях, предназначенных для хранения свежевыловленной рыбы, а также изготовления льда для заморозки улова, солёной и консервированной рыбы на рыболовных траулерах. Также эти устройства применяются для хранения продуктов питания в провизионных камерах, предназначенных для экипажа и пассажиров (если речь идёт о пассажирском судне). Кроме того судовые холодильные машины – это также установки кондиционирования воздуха. Это могут быть центральные кондиционеры, системы кондиционирования «чиллер-фанкойл» и сплит-системы.

Наши товары – для долгой и надёжной работы

Не секрет, что к допуску судовых холодильных машин к эксплуатации, а также их сертификации различными контролирующими инстанциями предъявляются особые требования. Причина этого заключается в том, что в отличие от стационарных аналогов этим агрегатам приходится работать в более сложных с точки зрения внешней среды условиях, и чтобы максимально обезопасить выход в рейс для членов экипажа и самого судна, необходимо подвергать эти устройства самой тщательной проверке. К условиям могут относиться существенные колебания температуры воздуха и воды за бортом, показателей влажности, интенсивность коррозии и даже качка. Существует множество требований к данному виду установок, которые можно найти в Морском и Речном Регистрах РФ, регистре Ллойда и т.д. Холодильные судовые машины, которые представляет компания «Норта МИТ», удовлетворяют всем этим требованиям и служат своим владельцам долгую службу – наши клиенты это подтвердят.

Перспективные технологии

«Морским исполнением» холодильных судовых машин называется их инженерно-техническая подготовка к эксплуатации на судах, т.е. в условиях повышенной влажности, колебаний температур, вибрации и пр. Аппараты для создания льда (т.н. ледогенераторы) охлаждаются непосредственно, а охлаждение трюмов обычно косвенное. Непосредственное охлаждение трюмов не используется, чтобы избежать утечки хладагента, вызываемой непрерывными сильными вибрациями корпуса судна.

Стоит отметить и переход машин судовых холодильных на работу с новыми типами хладагентов. К примеру, раньше они работали в основном на хладагентах R12 и R22, но из-за прекращения производства R12 на рынке стала расти доля аммиачных аналогов, впрочем, к нынешнему моменту она составляет около 1/5 от общего объёма используемых охлаждающих веществ. Специалисты делают ставку на применение аммиачных хладагентов, а также возлагают надежды на открытие новых, более современных их заменителей.

На судах устанавливали паровые машины с горизонтальным, наклонным и вертикальным располежением цилиндров. Для уменьшения габаритов ЭУ и упрощения конструкции привода гребных колес некоторое распространение получили паровые машины с качающимися цилиндрами.

Стремление повысить экономичность работы ЭУ привело в конце XIX в к созданию паровых машин с трех- и четырехкратным расширением.

Первый цилиндр по ходу пара называется цилиндром высокого давления (ц.в.д.), последний0 цилиндром низкого давления (ц.н.д.), а промежуточные ц.с.д. I, ц.с.д. II и т.д. Трубу или камеру соединяющую цилиндры, называют ресивером .

Ц.в.д. всегда имеет наименьший объем, а каждый последующий цилиндр- больший, чем предыдущий. Это необходимо именно вследствие многократного расширения пара- следующий цилиндр должен вместить объем пара, занимавшего предыдущий цилиндр, и еще дать ему возможность расширяться.

Теоретически безразлично, за счет чего увеличивать объем следующего цилиндра -за счет его диаметра или длины, но практически удобнее все цилиндры делать одинаковой длины (одинаковые ходы поршней, одинаковая длина мотылей). Поэтому делают различными диаметры цилиндров. Объемы всех цилиндров увеличиваются прямо пропорционально увеличению объема расширяющегося пара, т.е. за счет увеличения диаметров цилиндров. (Диаметр цилиндра увеличивается обратно пропорционально падению давления расширяющегося пара).

Более чем четырехтактного расширения паровые машины не выпускали.

На первых пароходах машины работали при давлении пара не более 5-6 атмосфер. Отработавший пар выпускали в атмосферу. Позже стали пар выпускать в холодильник (конденсатор) в котором он превращался в конденсат- питательную воду для котлов. Применение холодильников существенно улучшило работу паровой машины т.к. паровые котлы нельзя питать соленой морской водой из-за образующейся накипи, выводящих их из строя. Поэтому на судах для питания котлов принимают в запас пресную воду, терять которую вместе с уходящим паром нецелесообразно.

Наиболее крупная паровая машина была построена в 1903 г. в Германии для парохода «Кайзер Вильгельм II». Мощность ее составляла 22300 л.с., длина 22,5 м, высота 12,75 м.

Паровые машины в составе СЭУ характеризуются завидной долговечностью. Более 150 лет честно служила паровая машина на судах. Это объясняется:

Простотой конструкции, большим ресурсом и высокой надежностью при эксплуатации;

Хорошей приемистостью и возможностью работать со значительными перегрузами;

Легкостью реверса и плавным изменением частоты вращения коленчатого вала в широком диапазоне.

К сожалению, паровая машина обладала и значительными недостатками:

Большие габариты, масса и значительная неравномерность вращения коленчатого вала;

Низкий КПД, у самых лучших он не превышал 20%.

Нужно было найти двигатели с более высоким КПД, с меньшими массой габаритами и большими агрегатными мощностями.

Порядок выполнения работы:

1 . Изучить схему устройства и принцип действия, предлагаемых тепловых двигателей.

2. Изобразить обобщенную схему паровой машины, указав ее главные части и назначение каждой из них.

3. Изобразить путь пара в машине трехкратного расширения.

4 . Изобразить различные типы паровых машин: горизонтальных, наклонных, с вертикальным расположением цилиндров, с качающимися цилиндрами, «компаунд-машину»

5. Ответить на контрольные вопросы:

С каким открытием связан следующий шаг в развитии двигателестроения;

В чем суть эволюции паровой машины Джеймса Уатта;

Перечислить суть совершенствования конструкции паровых машин различными изобретателями;

Кто предложил, и кто построил «компаунд - машину», ее схема устройства и принцип действия;

Какой вклад во внедрение «компаунд - машин» внес Калашников;

Типы судовых паровых машин, их достоинства и недостатки;

К чему привело стремление повысить экономичность работы энергетической установки;

когда стало возможным использовать скрытую энергию пара для выполнения полезной работы;

Какую задачу пытался первым решить Фултон, решение которой впоследствии получило полное признание;

Первое паровое судно, его создатель;

Постройка первого российского парохода;

Кем был разработан проект первого в истории военного корабля с ЭУ, первый бой паровых судов;

Первый пароход, пересекший Атлантику;

Причины возникновения у морской администрации мнения об исключительно вспомогательном назначении парового флота;

Когда стало возможным использовать скрытую энергию пара для выполнения полезной работы;

В чем заключалось преимущество двигателя Уатта перед двигателем Ньюкомена;

Почему начало эпохи транспортного машиностроения относится в 1781 г;

Основные достоинства и недостатки паровых машин

Литература:

1. Татаренков «История судовых средств движения» стр.50-57

2. Акимов «История развития СЭУ»

«Первые тепловые двигатели», стр. 17-31

З. Конспект лекций

P.S. Выполнить пункты 2,3,4 данной лабораторной работы и ответить на контрольные вопросы, предоставить в виде реферата на тему: «Изучение создания, принципа действия и схем устройства паровых машин различного типа».

Возможно, первый судовой двигатель появился так. Наш далекий предок, усевшись на упавшее в водный поток бревно, решил переправиться на другой берег реки. Загребая воду ладонями, как веслами, он сочетал в себе и первый двигатель - в одну «человеческую» силу - и первый движитель, которым являлись его руки. Но постепенно люди, изучив законы природы, поставили их себе на службу. Ветер, вода и, наконец, пар отчасти заменили силу мышц. На смену веслам пришел парус, а паруса начала вытеснять машина.

Идея создать паровой двигатель возникла более 2000 лет назад. Греческий ученый Герон, живший в Александрии, сконструировал оригинальную паровую машину. Значительно позже английский механик Джеймс Уатт создал паровую машину, которой суждено было стать первой судовой силовой установкой .

ПАРОХОДЫ

11 августа 1807 года принято считать днем рождения парового судна. В этот день произошло испытание парохода, построенного талантливым американским инженером Робертом Фултоном. Пароход «Клермонт » открыл регулярные рейсы по реке Гудзон между Нью-Йорком и Олбени. В 1838 году британский пароход « » пересек Атлантику, не поднимая парусов, хотя и имел парусное вооружение. Рост промышленности требовал , которые могли бы независимо от воли стихии совершать регулярные рейсы по Атлантическому и Тихому океанам. В XIX веке резко возросли размеры паровых судов, а вместе с ними и мощности паровых машин. К 90-м годам мощность их была доведена до 9000 лошадиных сил.

Постепенно паровые машины становились все более мощными и надежными. Первые судовые силовые установки состояли из поршневой паровой машины и больших маломощных котлов, отапливаемых углем.

Сто лет спустя коэффициент полезного действия (КПД) паровой силовой установки уже равнялся 30 процентам, и развивала мощность до 14720 кВт, а число обслуживающего персонала сократилось до 15 человек. Но малая производительность паровых котлов требовала увеличения их количества.

На грани двух веков паровыми машинами оборудовались в основном пассажирские суда и грузопассажирские корабли , чисто грузовыми судами были только . Это объяснялось несовершенством и малой эффективностью паровой силовой установки того времени.

Применение появившихся в 80-х годах XIX века водотрубных котлов, которые сейчас работают на жидком топливе, улучшило эффективность паровых силовых установок. Но коэффициент полезного действия их достиг всего лишь 15 процентов, чем и объясняется прекращение постройки пароходов. Но в наше время еще можно встретить суда, приводимые в движение поршневыми паровыми машинами это речной пароход « ».

СУДОВЫЕ ПОРШНЕВЫЕ ПАРОВЫЕ МАШИНЫ

поршневой паровой двигатель

В судовых силовых установках с паровыми машинами в качестве рабочего тела используется водяной пар. Поскольку пресную воду на судах можно перевозить только в ограниченном количестве, в данном случае применяют замкнутую систему циркуляции воды и пара. Разумеется, при работе силовой установки возникают определенные потери пара или воды, однако они незначительны и возмещаются водой из цистерны или испарителей. Упрощенная схема такой циркуляции дана на рисунке 1 .

принцип действия паровой установки

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПОРШНЕВОЙ ПАРОВОЙ МАШИНЫ

Рабочий пар подается в паровой цилиндр через паровые поршни. Он расширяется, давит на поршень и заставляет его скользить вниз. Когда поршень достигает своей нижней точки, парораспределительный золотник изменяет свое положение. Свежий пар подается под поршень, в то время как пар, заполнявший прежде цилиндр, вытесняется.

Теперь поршень движется в противоположном направлении. Таким образом, поршень совершает во время работы движения вверх и вниз, которые с помощью кривошипно-шатунного механизма, состоящего из штока, ползуна и соединенного с коленчатым валом шатуна, преобразуются во вращательные движения коленчатого вала. Впуск и выпуск свежего и отработавшего пара регулируют клапаном. Клапан приводится в действие от коленчатого вала посредством двух эксцентриков, которые через штанги и шатун соединены с золотниковой штангой.

Перемещение шатуна с помощью переводного рычага вызывает изменение количества пара, заполнившего цилиндр за один подъем поршня, а следовательно, меняются мощность и частота вращения машины. Когда шатун находится в среднем положении, пар уже не входит в цилиндр, и паровая машина прекращает движение. При дальнейшем перемещении шатуна с помощью переводного рычага машина снова приводится в движение, на этот раз в противоположном направлении. Это обусловливает обратное движение судового .

В первых судовых силовых установках применяли поршневые паровые машины, в которых расширение от входного до выходного давления и до давления в конденсаторе происходило в одном цилиндре. Принцип действия поршневой паровой машины показан на рисунке 2 . Со временем стали применять машины многоступенчатого расширения. Принцип действия машины трехступенчатого расширения схематично показан на рисунке 3.

поршневая паровая машина

поршневая паровая машина трехкратного росширения

ЭЛЕКТРОХОДЫ

В 1838 году жители Петербурга могли наблюдать, как по Неве двигалась небольшая лодка без парусов, весел и трубы. Это и был первый в мире электроход, построенный академиком Б. С. Якоби. Моторы судна потребляли энергию от аккумуляторных батарей. Изобретение ученого почти на целый век опередило мировую судостроительную науку. Но практическое применение на судах этот двигатель получил только на подводных лодках для движения в подводном положении. К недостаткам электроходов относят относительную сложность силовой установки .

ТУРБОХОДЫ

судно «Turbinia»

Применение турбины в качестве главного двигателя нашло себя на судне под названием «Turbinia » водоизмещением 45 тонн, которое было спущено на воду в Англии конструктором Чарльзом Парсонсом.

Многоступенчатая паротурбинная установка состояла из паровых котлов и трех турбин, напрямую соединенных с гребным валом. На каждом гребном вале находилось по три гребных винта (система тандем). Общая мощность турбин составляла 2000 л. с. при 200 оборотов в минуту. В 1896 году во время ходовых испытаний судно «Turbinia » развило скорость 34,5 узла.

Военные моряки по достоинству оценили появление новой силовой установки . Турбину начали устанавливать на и , а со временем стал главным двигателем почти всех пассажирских судов.

В середине XX века началась конкурентная борьба между паротурбинными и дизельными силовыми установками за применение их на больших судах для транспортировки объемных грузов, в том числе и танкерах. Первоначально на судах дедвейтом до 40000 тонн преобладали паротурбинные силовые установки, но стремительное развитие двигателей внутреннего сгорания привело к тому, что некоторые корабли и суда водоизмещением более 100000 тонн и в настоящее время оборудуются дизельными силовыми установками. Паротурбинные установки сохранились даже на крупных боевых кораблях, а также на быстроходных и больших контейнеровозах, когда мощность главного двигателя составляет 40000 л. с. и более.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СУДОВОЙ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

паровая турбина мощностью 20000 л. с.

Паровая турбина относится к силовым установкам, в которых тепловая энергия подведенного пара изначально превращается в кинетическую, а только после этого используется для работы.

Паровые турбины являются гидравлическими тепловыми двигателями, у которых в отличие от поршневых паровых машин и поршневых двигателей внутреннего сгорания не требуется преобразовывать возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение гребного винта. За счет этого упрощается конструкция, и решаются многие технические проблемы. Кроме того, паровые турбины даже при очень большой мощности имеют сравнительно небольшие размеры, так как частота вращения ротора довольно высока и в зависимости от типа и назначения турбины составляет от 3000 до 8000 оборотов в минуту.

Использование кинетической энергии для совершения механической работы происходит следующим образом. Выходящий из расширительных устройств пар попадает на вогнутые профили лопаток, отклоняется от них, изменяет свое направление и за счет этого воздействует тангенциальной силой на ротор. В результате создается вращающий момент, который вызывает вращение ротора турбины.

Современные паровые турбины судовой силовой установки состоят обычно из двух корпусов. В одном корпусе находится ротор турбины высокого давления, а в другом - низкого. Каждая турбина состоит из нескольких ступеней, которые в зависимости от вида турбины обозначаются как ступени давления или ступени скорости. Рабочий пар последовательно проходит через неподвижные венцы расширительных устройств и венцы рабочих лопаток. Так как объем пара во время процесса расширения постоянно увеличивается, рабочие лопатки по мере падения давления должны быть длиннее.

В корпусе турбины низкого давления находятся особые венцы рабочих лопаток турбины заднего хода. Турбины главной энергетической установки на судах, гребные винты которых имеют изменяющийся шаг, не нуждаются в турбинах заднего хода. Наряду с турбинами главной энергетической установки в машинных отделениях судов устанавливают вспомогательные турбины, которые служат для привода генераторов, насосов, вентиляторов и т. д. Принцип действия ступени паровой турбины показан на рисунке 4 .

судовая паровая турбина

В коммерческом флоте паровая турбина получила признание только после ее применения на , «Мавритания » и « » построенные в 1907 году. Эти ы с легкостью развивали скорость 26 узлов. Голубую ленту Атлантики - «Мавритания » сохраняло за собой на протяжении 20 лет.

ТУРБОЭЛЕКТРОХОДЫ

Силовой установкой , состоящей из парового котла, турбины, генератора и электромотора, были оснащены турбоэлектроходы. Широкое применение они нашли в США. Со временем тяжелые электрогенераторы и электродвигатели постепенно были вытеснены редукторами.

Значительный интерес вызвала постройка турбоэлектрохода «Канберра ». Весовые показатели не остановили конструкторов. Было подсчитано, что при мощностях от 75000 до 100000 л. с. потери энергии при применении переменного тока соизмерим с потерями в редукторе и гидравлической передаче, а отказ от ступеней заднего хода даже увеличил экономические показатели силовой установки. Как правило, турбоэлектроходами считаются только крупные суда, чаще - пассажирские.

При меньших мощностях более целесообразно применять редукторные передачи, потери в которых составляют лишь 1,5 - 4 процента.

Afrikaans Albanian Arabic Armenian Azerbaijani Basque Belarusian Bulgarian Catalan Chinese (Simplified) Chinese (Traditional) Croatian Czech Danish Detect language Dutch English Estonian Filipino Finnish French Galician Georgian German Greek Haitian Creole Hebrew Hindi Hungarian Icelandic Indonesian Irish Italian Japanese Korean Latin Latvian Lithuanian Macedonian Malay Maltese Norwegian Persian Polish Portuguese Romanian Russian Serbian Slovak Slovenian Spanish Swahili Swedish Thai Turkish Ukrainian Urdu Vietnamese Welsh Yiddish ⇄ Afrikaans Albanian Arabic Armenian Azerbaijani Basque Belarusian Bulgarian Catalan Chinese (Simplified) Chinese (Traditional) Croatian Czech Danish Dutch English Estonian Filipino Finnish French Galician Georgian German Greek Haitian Creole Hebrew Hindi Hungarian Icelandic Indonesian Irish Italian Japanese Korean Latin Latvian Lithuanian Macedonian Malay Maltese Norwegian Persian Polish Portuguese Romanian Russian Serbian Slovak Slovenian Spanish Swahili Swedish Thai Turkish Ukrainian Urdu Vietnamese Welsh Yiddish

English (auto-detected) » Russian