Тема 1: Введение в судовые устройства и системы

Тема 1
Введение.
Основные понятия и определения
Судовые устройства и механизмы и системы, обеспечивающие
работоспособность и безопасность судна. Судовые устройства: Якорное
швартовное рулевое, гребное назначение компоненты. Гидравлические
машины. Компрессоры. Сепараторы. Фильтры. Теплообменные
аппараты. Судовые системы и их элементы. Основные термины и
определения
Судовые вспомогательные механизмы,
системы и устройства
Судовые устройства совокупность приспособлений, механизмов,
машин и аппаратов, предназначенных для обеспечения нормальной
эксплуатации судна.
Судовые вспомогательные механизмы, системы и устройства
играют важную роль в обеспечении живучести судна и его управляемости, в
обеспечении требуемых эксплуатационных показателей судна и создании
условий для комфортного проживания членов экипажа и пассажиров,
обеспечивают условия для экстренной эвакуации людей в аварийной ситуации.
2
Понятие механизм и устройство
Механизм — это составляющая устройства, машины, прибора, аппарата,
приводящее их в действие. Механизмы служат для передачи движения и
преобразования энергии (редуктор, насос, электрический двигатель)
Устройство — совокупность механизмов объединенных для выполнения какой
либо конкретной задачи
Различие между понятиями «механизм» и «устройство»
механизм — это часть устройства, использующая законы механики, то есть
работающая при помощи силы тяжести, пружин, шестерёнок.
3
Судовые вспомогательные механизмы,
системы и устройства
Судовые устройства Судовые механизмы Судовые системы
Рулевое,
Палубные механизмы
Общесудовые
Гребное
Судовые насосы
Системы СЭУ
Якорное,
Вентиляторы
Швартовное
Судовые сепараторы
Шлюпочное.
Испарительные
установки
Люковых закрытий
Специальные
Теплообменные
аппараты
Холодильные установки
Судовой гидропривод
4
Судовые системы
Судовая система - это комплекс судового оборудования,
предназначенный для перемещения жидкостей, воздуха или газов
по обеспечению нормальной эксплуатации судна, состоящий из:
Трубопроводов,
Емкостей,
Арматуры,
Механизмов, устройств,
Приборов и аппаратов,
5
Судовые устройства
Судовые устройства могут быть общими, необходимыми для всех типов
судов, и специальными, обусловленными назначением судна.
К общесудовым устройствам относятся:
A. рулевое,
B. гребное
C. якорное,
D. швартовное
E. шлюпочное.
F. люковых закрытий трюмов
G. специальные
К специальным можно отнести грузовые устройства, зависящие от
перевозимого груза, промысловые устройства – на промысловых судах,
землесосные устройства - на земснарядах и т. д.
6
Общесудовые системы
Общесудовые системы предназначены для перемещения жидкостей,
воздуха или газов в целях обеспечения нормальной эксплуатации судна
(за исключением энергетической установки, трубопроводы которой в
число судовых систем не входят)
1. Балластная
7. Шпигатная
2. Креновая/дифферентная 8. Отопления
3. Осушительная
9. Питьевой воды
4. Водоотливная
10. Мытьевой воды
5. Пожарная группа
11. Санитарной забортной
6. Сточная
воды
▪ Другие
7
Системы судовой энергетической установки
▪ Топливные
▪ Пускового воздуха
▪ Масляные
▪ Газовыпуска
▪ Водяного охлаждения
▪ Дымоходов
Охлаждения забортной водой
▪ Паровые
Охлаждения пресной водой
▪ Конденсатно-питательные
▪ Воздушно-газовые
8
Палубные механизмы
Палубные механизмы — это механизмы и машины, расположенные на
палубах судов и обеспечивающие работу судовых устройств
Лебедка - это специальный механизм, который с помощью канатов, или тросов
обеспечивает тяговое усилие, необходимое для подъема или перемещения
грузов или самого судна.
Судовой брашпиль — это палубный механизм лебёдочного типа с
горизонтальной осью вращения для подъёма якорей и натяжения швартовов —
канатов, при помощи которых судно крепят к причалу или другому судну.
Размещается на палубе в носовой части судна. Имеет горизонтальный вал
привода с цепными и швартовыми барабанами на концах для одновременной
выборки якорных цепей (и подтягивания канатов) с левого и правого бортов.
Судовой шпиль — механизм на судне типа ворот с вертикальной осью подъёма
якорей и натяжения швартовов Также шпиль используют, выбирания троса,
перемещения груза, выборки тралов, рыболовных сетей и прочего.
9
Палубные механизмы
Палубные механизмы – механизмы и машины,
расположенные на верхней палубе судна и обеспечивающие его
различные эксплуатационные потребности:
якорные и швартовочные механизмы (шпили и брашпили),
лебедки (грузовые, шлюпочные, промысловые,
буксировочные и т. п.).
судовые подъемные краны,
механизмы люковых закрытий и пр.
10
Якорно-швартовные механизмы
Конструкция судна должна обеспечивать не только его мореходные качества, но и
надежную стоянку в разнообразных условиях. Во время стоянки судно подвержено
действию течений, ветра, инерции, возникающей при килевой или бортовой качке
судна.
Следовательно, чтобы обеспечить надежную стоянку, необходимо иметь такую
связь судна со средствами закрепления в грунте на дне акватории или на берегу,
которая принимала бы на себя действие всех внешних сил.
Такая связь осуществляется:
якорным устройством, обеспечивающим якорную стоянку судна на якоре (якорях),
швартовным устройством, которое закрепляет судно у причалов, плавучих
сооружений, стенок шлюзов, борта других судов и при постановке на бочки.
11
Судовая лебедка
12
Судовая лебедка
13
Грузовые лебедки
14
Шлюпочные лебедки
15
Брашпиль
16
Брашпиль
17
Брашпиль
18
Брашпиль
19
Шпиль
20
Шпиль
21
Шпиль
22
Судовые краны
23
Судовые краны
24
Судовые краны
25
Краны на танкере
26
Краны на танкере
27
Приводы механизмов судовых устройств
Привод механизмов может быть
электрическим,
гидравлическим,
электрогидравлическим,
паровым
или дизельным.
Выбор привода определяется как типом и назначением устройства,
так и во многом типом главной судовой энергетической установки.
28
Швартовое устройство предназначено для надёжного
крепления судна
a) к пирсу,
b) причальной стенке,
c) дебаркадеру;
d) к судну, стоящему на акватории порта.
В некоторых случаях это устройство используется для
перемещения судна с 1-го места стоянки на другое, а
также для кратковременных стоянок у необорудованного
берега.
29
Схема заводки швартовых на судне,
стоящем бортом к причалу
1, 2 – носовые продольные;
3 – носовой прижимной;
4 – носовой шпринг;
5 - кормовой шпринг;
6 – кормовой прижимной;
7,8 – кормовые продольные.
30
31
32
Панамский клюз
33
Панамский канал
34
Панамский канал
35
Якорное устройство
Якорное устройство судна предназначено для обеспечения надёжной стоянки судна на
рейдах и в открытом море, удержания его на месте одновременно на якоре и на швартовах,
снятия судна с мели и управления судном в стеснённых условиях плавания.
Основные элементы якорного устройства:
Якоря. Обеспечивают прочную связь судна с грунтом дна и создают удерживающую силу,
противодействующую внешним силам, стремящимся сдвинуть судно с места.
Якорная цепь. Является связью между якорем и судном. Провес цепи в воде обеспечивает
амортизацию судна при частых динамических воздействиях на него ветра и волн на
открытой водной поверхности.
Якорные клюзы. Бортовые и палубные клюзы служат подушками, уменьшающими трение
при сходе или подъёме якорной цепи, а также являются нишами, в которые заподлицо
убирается голова и лапы якоря.
Стопоры. Принимают на себя динамические рывки якорной цепи, а также служат для
закрепления якорных цепей на палубе при поднятых якорях.
Палубные механизмы шпили и блашпили. Служат для подъёма якорной цепи и якоря из
воды.
36
Якорные устройства
Якорные устройства состоят
из якорей,
якорных канатов (цепей),
клюзов,
стопоров для закрепления якорных канатов,
цепных ящиков для хранения якорных канатов,
якорных механизмов — брашпилей, шпилей и якорных
лебедок.
37
Общий вид якорного устройства:
1 - становой якорь; 2 - якорная скоба; 3 - вертлюг; 4 - якорная цепь; 5 бортовой клюз; 6 - якорная труба; 7 - палубный клюз; 8 - цепной
стопор; 9 - винтовой стопор; 10 - брашпиль; 11 - цепная труба; 12 цепной ящик; 13 - устройство экстренной отдачи якорной цепи
38
Схема якорного устройства
39
Рулевое устройство
Назначение рулевого устройства— изменение направления движения
судна или удержание его на заданном курсе /обеспечение управляемости
судна (поворотливости и устойчивости на курсе).
Управляемость — это способность судна двигаться по заданной
прямолинейной и криволинейной траектории. Управляемость является одним
из основных навигационных качеств и маневренных элементов судна и
характеризуется:
Поворотливостью Поворотливость-способность судна быстро изменять
направление движения под действием руля.
Устойчивостью судна на курсе. Устойчивость на курсе — способность
судна сохранять прямолинейное движение, заданное судоводителем при
минимальном использовании руля.
40
Силы действующие на руль
41
Основные составляющие рулевого устройства
Перо руля предназначено для управления направлением движения
судна. Оно направляет потоки воды относительно корпуса, позволяя
удерживать судно на заданном курсе или изменять его направление.
Баллер — передача вращающего момента на перо руля и его поворот
Румпель — поворот баллера и, тем самым, перекладывание, то есть поворот
пера руля преобразует усилие от рулевого привода в крутящий момент
баллера
Рулевой привод — это исполнительный механизм для передачи усилия от
рулевой машины к румпелю и баллеру.
Рулевая машина — это механизм, обеспечивающий усилие, необходимое
для поворота румпеля, балкера, и пера руля на заданный угол для управления
судном.
42
Рулевое устройство
1 Перо руля
2 Фланец крепления руля к баллеру
3 Подшипники баллера (+уплотнение баллера)
4 Румпель крепится к баллеру и преобразует усилие
рулевого привода в крутящий момент баллера
5 Рулевой привод передает усилие от рулевой машины
румпелю
6 Рулевая машина создает усилие для перекладки
7 Пост управления
8 Рулевая передача
9 Баллер передает вращение на перо руля (представляет
собой вертикальный вал с опорами 3, нижняя опора имеет
сальниковое уплотнение и располагается над
гельмпортовой трубой 10. Верхняя опора воспринимает
осевые усилия.
10 гельмпортовая труба
43
Рулевое устройство
44
Гидравлическая рулевая машина с двумя
цилиндрами
45
Рулевая машина и рулевой привод (гидроцилинлр)
46
Рулевой привод с гидроцилиндрами
47
Гребное устройство
Для обеспечения движения судна необходимо приложить к нему
какую-то движущую силу. Такую движущую силу сообщает судну
движитель, получающий энергию от установленного на судне
двигателя.
В качестве движителя человек использовал вёсла, применяя при
этом мускульную силу, паруса - используя природу, затем начал
использовать энергию механических двигателей, передавая её на
различные типы движителей - гребные колёса, гребные и
воздушные винты, крыльчатые движители, водомётные и
реактивные движители и т.п.
48
Обеспечение движения судна
Для обеспечения движения судна необходимо приложить
к нему какую-то движущую силу. Такую движущую силу
сообщает судну движитель, получающий энергию:
либо от природного источника,
либо от установленного на судне двигателя.
49
Движитель – устройство на
котором возникает движущая
сила, необходимая для
движения судна
50
Движитель весло
51
Движитель весло и парус
52
Движитель парус
53
54
Реактивные движители (колесо)
55
56
57
Водометный движитель
58
Судовой валопровод служит для передачи мощности от главных
двигателей к движителям и для передачи упора движителей на
корпус судна.
Судовой движитель преобразует подводимую к нему механическую
энергию главных двигателей в упор и полезную тягу, которые
передаются через главный упорный подшипник на корпус, что
обеспечивает движение судна с заданной скоростью.
59
Гребной винт
Наиболее широкое применение нашли движители - гребные винты.
Гребные винты устанавливают как на малых судах ограниченного района
плавания, так и на самых крупных судах неограниченного района
плавания.
Работа движителя, его коэффициент полезного действия во многом
зависит как от самого движителя - его формы, размеров, количества
движителей, конструкции, материала так и от сочетаемого с ним корпуса
судна, рулевого устройства, числа оборотов вала, от числа лопастей
гребного винта, его шага, профиля.
Работа гребного винта основана на реактивном процессе отбрасывания
воды в сторону, противоположную движению судна.
60
61
•Работа гребного винта
основана на реактивном
процессе отбрасывания
воды в сторону,
противоположную
движению судна.
•Значение пропульсивного
коэффициента полезного
действия для морских
судов широко колеблется от
0,3 до 0,7.
62
Гребное устройство
Гребное устройство - преобразует вращение вала
двигателя в упор — силу, толкающую судно вперёд.
63
64
Пропульсивная установка судна
В состав пропульсивной установки (ПУ) включены машины и механизмы, с
помощью которых механическая энергия вырабатывается, передается
движителю (например, гребному винту) и преобразуется им в упор.
Часто на движение судна расходуется более 90% всей вырабатываемой
энергии СЭУ.
Основными элементами пропульсивной установки являются:
главные двигатели,
главная передача,
валопровод,
гребной винт и
корпус судна.
65
Гребное устройство
66
67
68
Дейдвудное устройство
▪ Дейдвудное устройство предназначено для обеспечения
водонепроницаемости в районе выхода валопровода из
корпуса судна.
состоит из
▪ дейдвудной трубы, внутри которой находятся подшипники, и
▪ уплотнительного устройства, предотвращающего
проникновение забортной воды внутрь судна.
69
Дейдвудное устройство
Дейдвудное устройство — это одна из составляющих гребного
устройства, которая служит опорой для гребного или
промежуточного вала и обеспечивает водонепроницаемость на
выходе из судна. Назначение дейдвудного устройства —
обеспечить необходимую водонепроницаемость корпуса судна, а
гребному валу — одну или две опоры, воспринимать статические
нагрузки от веса вала и винта и динамические от работы гребного
винта в условиях различного погружения. 1
Конструкция дейдвудного устройства состоит из дейдвудной
трубы, внутри которой находятся подшипники, и уплотнительного
устройства, предотвращающего проникновение забортной воды
внутрь судна.
70
Гребное устройство и дейдвуд
71
Шлюпочное устройство
Шлюпочное устройство на судне — это совокупность конструкций, приспособлений и
механизмов, служащих для спуска шлюпок на воду, подъёма их на борт и хранения на судне.
В состав шлюпочного устройства входят:
Шлюпки. Спасательные шлюпки, плоты и капсулы, рабочие шлюпки и разъездные катера, число,
конструкцию и вместимость которых определяют в зависимости от количества людей, размеров
судна, характера и района плавания.
Шлюпбалки. Служат для быстрого и безопасного спуска и подъёма спасательных шлюпок. По
конструкции различают шлюпбалки поворотные (поворачивающиеся вокруг вертикальной оси),
вываливающиеся (поворачивающиеся вокруг горизонтальной оси, параллельной продольной оси
судна) и скатывающиеся (вместе со шлюпкой на роликах скатывающиеся по направляющим к
борту).
Приспособления для хранения шлюпок и катеров по-походному (кильблоки, найтовы, чехлы).
Шлюпочное устройство размещается возможно выше над ватерлинией, как правило, на одной из
верхних палуб надстройки (шлюпочной палубе), на хорошо освещённой площадке, к ним
должны быть обеспечены удобные подходы.
72
Шлюпочное устройство
73
Шлюпочное устройство
74
Шлюпочное устройство
75
Шлюпочное устройство
76
Поворотная балка с лебедкой
77
Люковые закрытия трюмов
▪ Люковые закрытия трюмов предназначены для предохранения
грузовых трюмов и груза в них от попадания воды.
▪ Съемные
▪ Откатываемые
▪ Откидные
▪ Сдвигаемые
78
Съёмные люковые закрытия трюмов
Съёмные люковые закрытия трюмов в
целом или посекционно отделяются от
комингса и переносятся обычно на
соседний люк с помощью береговых
кранов или собственных грузовых
средств. 14
Наиболее широко съёмные закрытия
применяются на контейнеровозах и
лихтеровозах, где они могут выполняться
без комингсов люка, что обеспечивает
удобное размещение контейнеров на
палубе. 1
79
Съёмные люковые закрытия трюмов
80
Съёмные люковые закрытия трюмов
81
Сдвигаемые люковые закрытия
82
Откатываемые люковые закрытия
Откатываемые люковые закрытия
трюмов имеют секции, которые при
открывании люка перемещаются на
катках вдоль одного из комингсов
83
Откатываемые люковые закрытия
84
Откатываемые люковые
закрытия
85
86
Откидные люковые закрытия трюмов Мак-Грегора
Откидные люковые закрытия трюмов Мак-Грегора — это механизированные
устройства, состоящие из нескольких стальных коробчатых секций. Для прочности
с внутренней стороны они подкреплены продольными и поперечными рёбрами
жёсткости.
Простейшее откидное закрытие — стальная крышка, закрывающая весь люк. Она
соединена шарнирно с комингсом и при открытом люке устанавливается в
вертикальном положении.
Для закрывания больших грузовых люков применяются закрытия, состоящие из
нескольких секций, соединённых между собой. Они бывают двух- и
трёхсекционные, одностворчатые, откидывающиеся в нос или в корму судна, и
четырёхсекционные, двустворчатые, попарно откидывающиеся в обе стороны.
Принцип работы: при открывании люка ведущая секция под давлением штока поршня
гидроцилиндра медленно поднимается, увлекая за собой ведомую секцию. В
начальный момент закрывания люка гидроцилиндры сталкивают секции, а в
дальнейшем они раскатываются и укладываются на место под действием силы тяжести
87
Откидные люковые закрытия трюмов Мак-Грегора
88
Откидные люковые закрытия трюмов Мак-Грегора
89
Откидные люковые закрытия трюмов Мак-Грегора
90
Откидные люковые закрытия трюмов Мак-Грегора
91
Судовая система - это комплекс судового
оборудования, предназначенный для перемещения
жидкостей, воздуха или газов по обеспечению
нормальной эксплуатации судна, состоящий из:
Трубопроводов,
Емкостей,
Арматуры,
Механизмов, устройств,
Приборов и аппаратов,
СевГУ Кафедра "Энергоустановки морских судов и сооружений"
92
Перемещение жидкостей
Принцип перемещения жидкостей заключается в использовании
насосов — гидравлических машин, преобразующих механическую энергию в
энергию движения жидкости. Разность давлений в насосе и трубопроводе
вызывает перемещение жидкости.
Судовые насосы предназначены для перемещения жидкостей или
газовых сред по трубопроводам внутри судна, с берега или из-за борта на
судно и из судна на берег или за борт. Перемещаются пресная и морская вода,
жидкое топливо, смазочная и охлаждающая жидкость, воздух, паровоздушная
смесь и т. д.
Перемещение жидкости может осуществляться самотеком,
который достигается соответствующей компоновкой оборудования по высоте.
Функции судовых систем
Судовые системы обеспечивают:
1. борьбу за непотопляемость - удаление воды из затопленных отсеков, прием
или перекачивание водного балласта с целью спрямления поврежденного
судна;
2. борьбу с пожарами;
3. поддержание необходимой температуры и влажности воздуха в жилых и
служебных помещениях судна - условий обитаемости;
4. подачу пресной и забортной воды для бытовых нужд экипажа;
5. удаление грязной воды с судна;
6. подачу сжатого воздуха;
7. погрузочно-разгрузочные операции на наливных судах.
94
НАСОС – что ЭТО ?
Насос — гидравлическая машина, преобразующая механическую энергию
приводного двигателя или мускульную энергию (в ручных насосах) в энергию
потока жидкости.
Насос увеличивает энергию жидкости в результате сообщения ей энергии от
внешнего источника.
Насос служит для для перемещения и создания напора жидкостей всех
видов, механической смеси жидкости с твёрдыми и коллоидными веществами
или сжиженных газов.
В насосе осуществляется обмен энергией между движущимся
рабочим органом, получающим энергию извне, и рабочей средой
(жидкостью), которой эта энергия передаётся.
Сообщённая в насосе энергия обеспечивает движение жидкости
в сети (системе)
a) подъём жидкости на требуемую высоту
b) перемещение на требуемое расстояние,
c) выполнение необходимых технологических процессов.
95
Гидравлические машины
МАШИНЫ КОТОРЫЕ В ПРОЦЕССЕ СИЛОВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С
ПОТОКОМ ПЕРЕКАЧИВАЕМОЙ ЖИДКОСТИ СООБЩАЮТ ЕЙ ИЛИ
ПОЛУЧАЮТ ОТ НЕЕ МЕХАНИЧЕСКУЮ ЭНЕРГИЮ.
Насосы - гидравлические машины, преобразующие энергию привода
в энергию перемещаемой жидкости. Эта энергия требуется для
перемещения жидкости по трубопроводам.
Гидравлические двигатели (гидромоторы) - гидравлические
машины, которые осуществляют передачу энергии протекающей
через них жидкости рабочим органам.
Гидравлические передачи (ГП).
Устройство, в котором механическая энергия и движение с заданными
усилиями (крутящими моментами) и скоростью (частотой вращения) п
ередаются и преобразуются с помощью жидкости
96
Классификация насосов
97
Динамические насосы
Насосы, в которых жидкость в камере движется под
силовым воздействием и имеет постоянное сообщение с
входным и выходным патрубками.
Это силовое воздействие осуществляется с помощью
рабочего колеса, сообщающего жидкости кинетическую
энергию, трансформируемую в энергию давления.
98
Динамические насосы
Лопастные насосы
Центробежные насосы
Осевые насосы
Принцип действия основан на
центробежной силе, возникающей при
вращении жидкости в рабочем колесе
насоса. Жидкость поступает через
входной патрубок к центру рабочего
колеса, где под действием
центробежной силы ускоряется и
выбрасывается в спиральную камеру. В
камере происходит дальнейшее
преобразование кинетической энергии
потока в потенциальную энергию
давления.
Принцип действия: основан на
продольной силе возникающей на
крылатке насоса (роторе) создающей
поток жидкости в осевом направлении,
и взаимодействия этого потока с
неподвижными лопатками статора
Осевые насосы на флоте не
распространены
99
Центробежный насос
100
101
102
Многоступенчатый центроежный насос
103
Центробежный насос с двухсторонним входом
104
Фото моноблочного насоса
105
Осевые насосы (встречаются очень редко)
▪ Осевой насос — один из трёх типов динамических лопастных насосов, перемещение
рабочего тела в котором происходит непрерывным потоком за счёт взаимодействия
этого потока с подвижными вращающимися лопастями ротора и неподвижными
лопастями корпуса. При этом переносное движение рабочего тела протекает в осевом
направлении, то есть параллельно оси вращения ротора. 5
▪ Осевые насосы применяют для перемещения больших объёмов жидкостей (обычно от
500 м³/ч) при относительно невысоких напорах (обычно до 5–7 м). По сравнению с
центробежными насосами осевые имеют значительно большую подачу, но меньший
напор. 1
106
Осевой насос
1 Рабочее колесо с лопатками
2 цилиндрический корпус, который
предварительно должен быть заполнен
жидкостью.
3 Направляющий аппарат расположен за
рабочим колесом.
В результате динамического воздействия
лопасти на жидкость давление над лопастью
повышается, а под ней уменьшается.
Благодаря возникающей подъемной силе,
частицы жидкости двигаются вдоль оси
рабочего колеса, одновременно с этим поток
закручивается. В направляющем аппарате
выравнивается
107
Осевой насос
108
Насосы трения
Динамические насосы, в которых передача
энергии жидкости осуществляется за счет
сил трения и инерции
109
Динамические насосы
Насосы трения
Вихревые насосы
Струйные насосы
Вихревой насос — принцип действия
насоса основан на вращении колеса с
лопастями, и приращение энергии
жидкости в результате воздействия
лопастей колеса на поток,
совершающий вихревое движение
Струйный насос , принцип действия
основан на приращении энергии
перекачиваемой жидкости за счет
кинетической энергии струи
рабочей жидкости
Применяются там где необходим
большой напор при небольшой
подаче
110
Вихревые насосы
▪ На судне, в промышленности часто требуется подача
небольшого количества жидкости при относительно
большом напоре.
▪ Динамические насосы в которых приращение энергии
жидкости достигается в результате воздействия лопастей
колеса на поток, совершающий вихревое движение
111
Вихревой насос закрытого типа
112
Многоступенчатый вихревой насос (1-я ступень центробежная)
113
▪ Поток жидкости проходит через сопло 1.
▪ Сечение сопла по длине уменьшается,
поэтому постепенно увеличивается
скорость потока. Кинетическая энергия
потока при этом возрастает, достигая
наивысшего значения на выходе его из
сопла в камеру 2.
▪ Повышение кинетической энергии
обуславливает понижение давления в
камере 2.
▪ Под влиянием разности атмосферного
давления и давления в камере 2 жидкость
поднимается от уровня в камеру 2, где она
захватывается струёй рабочей жидкости,
вытекающей с большой скоростью из сопла
1.
▪ Смесь рабочей и перемещаемой жидкостей
поступает в расширяющийся патрубок 3 и
далее по трубопроводу в систему
▪ Смесь поступает в расширяющуюся часть
диффузора 3, где кинетическая энергия
(скорость) снижается и за счет этого
возрастает статический напор,
способствующий нагнетанию жидкостной
смеси в нагнетательный трубопровод и в
систему
114
Эжектор общий вид
▪
115
Объемные насосы
Объемным называют насос, в котором жидкая среда
перемещается путем периодического изменения объема
занимаемой ею камеры, попеременно сообщающейся со входом
и выходом насоса.
В объемных насосах, преобразование энергии жидкости
происходит за счет непосредственного изменения ее давления
при силовом взаимодействии рабочего органа (вытеснителя) с
потоком.
116
Основные особенности объемных насосов :
1. Наличие рабочих камер (полостей), периодически
сообщающихся с всасывающим и нагнетательным патрубками.
2. Нагнетательный патрубок геометрически изолирован от
всасывающего.
3. Подача перекачиваемой жидкости неравномерная.
4. Количество жидкости, подаваемой насосом, не зависит от
развиваемого давления.
5. Максимальный развиваемый напор теоретически не
ограничен и определяется мощностью двигателя, прочностью
деталей насоса и нагнетательного трубопровода.
117
Объемные насосы
Возвратно-поступательные
Вращательные
В возвратно-поступательных насосах
силовое взаимодействие рабочего органа с
жидкостью происходит в неподвижных
рабочих камерах, которые попеременно
сообщаются с областями всасывания и
нагнетания.
Вращательные объёмные насосы — это
насосы роторного типа, в которых
подвижный элемент совершает
вращательное движение.
Основной конструктивной особенностью
всех возвратно-поступательных насосов
является клапанное распределение
жидкости в них. Обычно эти клапаны
самодействующие, т.е. открываются под
действием перепада давления, а
закрываются пружинами.
Принцип работы вращательных
объёмных насосов заключается в том,
что подвижный элемент совершает
вращательное движение, а замкнутый
объём образуется между корпусом и
рабочими элементами ротора —
лопастями, зубьями шестерён или
винтовыми поверхностями.
118
Поршневые насосы являются разновидностью объемных
насосных установок, где жидкость перемещают вытеснители,
выталкивая ее из статичных рабочих камер.
Рабочая камера поршневого насоса это замкнутое
пространство, которое поочередно сообщается с
входом/выходом насоса.
Вытеснитель-это рабочий орган насосной установки,
осуществляющий вытеснение вещества.
119
Плунжерные насосы
Эти насосы имеют значительно большую поверхность контакта
вытеснителя с корпусом. Если учесть, что зазор в этом контакте обычно
составляет несколько микрон, то это позволяет значительно улучшить
герметичность рабочей камеры, а следовательно, получать очень высокие
давления — до 150...200 МПа.
Областями использования таких плунжерных насосов являются системы
топливоподачи высокого давления ДВС, гидропривод и системы
гидравлики на судах .
120
Возвратно-поступательные насосы
Поршневые насосы
Плунжерные насосы
121
Поршневой насос
1. приводной вад
2. Кривошип
3. Шатун
4. Поршень
5. Цилиндр
6. Всасывающий клапан
7. Нагнетательный клапан
▪ Приводной вал кривошип 2 шатун 3
приводит в движение поршень 4. Поршень
движется возвратно-поступательно в
корпусе (цилиндре) 5. Насос также имеет
два подпружиненных клапана:
всасывающий б и напорный 7. Рабочей
камерой насоса является пространство
справа от поршня, ограниченное корпусом
5, поршнем 4, а также клапанами б и 7.
122
Поршень и плунжер
123
Вращательные объемные насосы
Радиально-поршневые, (радиально- плунжерные) – это объемный насос, в
конструкции которого, ось ведущего вала перпендикулярна осям движения рабочих
поршней или угол между ними составляет величину не меньше 45°
Аксиально-поршневые (аксиально-плунжерные) В аксиально – поршневых насосах
поршни перемещаются вдоль вала и вращаются вместе с цилиндрами вместе с валом.
Шестеренные насосы - насосы с зубчатой передачей, насосы прямого вытеснения.
Они обеспечивают плавный безимпульсный поток, пропорциональный скорости
вращения его зубчатых колес
Винтовые, у которых энергия перекачиваемой жидкости увеличивается в результате
давления на нее непрерывно вращающихся винтовых поверхностей.
Пластинчатые Ротор внутри рабочей камеры располагается не по её центру, а ближе
к стенкам. Это обеспечивает возможность образования полости, имеющей форму
полумесяца
Водокольцевые разновидность пластинчатых насосов, в которых рабочий объём
изменяется за счёт погружения пластин ротора в жидкость. Жидкость прижимается к
стенкам рабочего цилиндра за счёт центробежных сил, получая импульс вращения от
ротора.
124
Радиально-поршневой насос
1. Ротор
2. Статор
3. Плунжер (поршень)
4. Сторона нагнетания
5. Сторона всасывания
Ось ведущего вала
перпендикулярна осям движения
рабочих поршней
125
Радиально-поршневой насос
▪ Ротор
▪ Плунжер поршень с пружинами
▪ Статор
▪ Разделитель
▪ Полость нагнетания
▪ Полость всасывания
126
Радиально-поршневой насос
127
Радиально-поршневой насос
128
Многотактный радиально-поршневой гидромотор
129
Радиально-поршневой насос общий вид
130
Радиально-поршневой насос общий вид
131
Регулировка производительности РПН
132
Аксиально-поршневые насосы
В аксиально – поршневых насосах поршни перемещаются
вдоль вала и вращаются вместе с цилиндрами вместе с
валом.
Аксиально-поршневые машины выполняют по двум основным
схемам:
с наклонным диском (пластина, рабочее тело)
с наклонным блоком цилиндров.
133
Аксиально-поршневые насосы
134
Аксиально-поршневые насосы
135
Аксиально-поршневой насос с наклонным диском
136
137
138
Шестеренные насосы
Шестерённые насосы — это объёмные насосы, рабочим органом
которых выступают две шестерни. Они вращаются благодаря
электродвигателю, который передаёт крутящий момент на вал насоса.
Принцип действия: при вращении ведущего и ведомого роторов на
стороне входа создаётся разрежение, в результате чего жидкость под
давлением атмосферы заполняет впадины между зубьями и в них
перемещается со стороны входа на сторону выхода. На выходе при
зацеплении зубьев происходит выдавливание жидкости в систему.
139
Шестеренный насос внешнего зацепления
140
Шестеренные насосы
141
Шестеренные насосы
142
Шестеренные насосы внешний вид
143
Пластинчатые насосы
Пластинчатые насосы — это гидромашины, в которых роль вытеснителя
рабочей жидкости выполняют радиально расположенные пластины,
которые совершают возвратно-поступательные движения при вращении
ротора.
Основные элементы насоса: корпус, ротор и рабочие пластины (шиберы).
При вращении ротора пластины под действием центробежной силы
перемещаются в проточках и скользят по статору (корпусу) насоса, образуя
герметичные полости.
144
Пластинчатые насосы
При вращении ротора его пластины
прижимаются своими наружными торцами к
внутренней поверхности корпуса насоса
пружинами и центробежной силой.
Объем полости, заключенной между
соседними пластинами, поверхностью ротора
и стенкой корпуса, при движении в районе
камеры всасывания увеличивается,
вследствие чего происходит всасывание
жидкости.
Наоборот, при движении в районе камеры
нагнетания 5объем этой полости уменьшается
и происходит вытеснение жидкости в
напорный трубопровод
145
Пластинчатый насос
146
Регулируемый пластинчатый насос прямого управления
147
Пластинчатый насос с гибким ротором
148
Винтовые насосы
К винтовым насосам относятся такие насосы, у которых рабочим органом
является винт или винты. Энергия перекачиваемой жидкости увеличивается в
результате давления на нее непрерывно вращающихся винтовых
поверхностей.
Они сочетают в себе положительные качества поршневого и центробежных
насосов:
a) обладают сухим всасыванием,
b)
равномерностью подачи и
c) малыми габаритами,
d) повышенным КПД при больших числах оборотов.
1. Одновинтовые
2. Двухвинтовые
3. Трехвинтовые
149
Одновинтовой насос
150
Двухвинтовой насос
151
Двухвинтовой насос
152
Трехвинтовой насос
153
154
Трехвинтовой насос
1. Корпус
2. Ведомый вал (винт)
3. Ведущий вал (винт)
4. Ведомый вал (винт
155
Компрессоры
Компрессор — агрегат для быстрого сжатия газа и подачи его под
давлением.
Компрессор (от латинского слова compressio - сжатие) - энергетическая
машина или устройство для повышения давления (сжатия) и
перемещения газообразных веществ.
Компрессор - машина, предназначенная для преобразования
механической энергии двигателя в полезную потенциальную и
кинетическую энергию газа.
Воздушный компрессор сжимает воздух
156
Поршневой компрессор 2 ок-1
157
Воздушные баллоны и компрессоры
158
Сепарация
Сепарирование топлива и масла осуществляется в сепараторах,
действие которых основано на отделении механических примесей и
воды благодаря центробежным силам, возникающим из-за большой
частоты вращения барабана.
Очистка топлива и масла в сепараторе основана на разности
создаваемых в нем центробежных сил, зависимых от плотности
очищаемого нефтепродукта и находящихся в нем примесей и воды.
Длительность нахождения топлива в барабане сепаратора влияет на
качество и полноту очистки топлива и масла.
СевГУ Кафедра "Энергоустановки морских судов и сооружений"
159
Схема сепаратора
1 вход
2 тяжелая фаза выдоха
3 легкая фаза выдоха
4 колпак
5 барабан
6 корпус
7 передача
8 муфта
9 двигатель
СевГУ Кафедра "Энергоустановки морских судов и сооружений"
160
Устройство пластинчатого теплообменника Alfa Laval
▪
Пластинчатый теплообменник состоит
из некоторого числа теплообменных пластин,
которые размещаются между несущими балками
теплообменника и удерживаются на месте между
опорной (или рамной) и прижимной плитами,
образуя с ними единый узел.
▪ Все пластины имеют уплотняющие прокладки,
которые обеспечивают герметичность каналов для
прохождения рабочих жидкостей. Система
прокладок обуславливает прохождение сред по
единственным для них каналам, благодаря чему все
время обеспечивается течение жидкостей контуров
в режиме противотока.
▪ Конструкция и конфигурация уплотняющих
прокладок исключают возможность смешивания
этих жидкостей.
▪ Теплообменные пластины с обеих сторон имеют
гофрированную (рифленую) поверхность, что
обеспечивает турбулентность течения каждой
жидкости по каналам.
▪ Сочетание высокой турбулентности течения
жидкости с подходящим соотношением объема
среды и размера теплообменника позволяет
получить высокий коэффициент теплопередачи.
СевГУ Кафедра "Энергоустановки морских судов и сооружений"
161
Схема работы пластинчатого теплообменника Alfa Laval
СевГУ Кафедра "Энергоустановки морских судов и сооружений"
162
Трубчатые теплообменники
СевГУ Кафедра "Энергоустановки морских судов и сооружений"
163
Трубчатые теплообменники
СевГУ Кафедра "Энергоустановки морских судов и сооружений"
164
165
Спасибо за внимание
166