проектирование судовой дизельной энергетической установки для танкера водоизмещением 40000 тонн и монтаж главного двигателя на судно.

1.1 Расчет буксировочного сопротивления и буксировочной мощности судна
Расчет судовой энергетической установки, как правило, начинается с определения необходимой мощности главного двигателя, обеспечивающего движение судна. Для первого способа определения мощности первично производится расчет сопротивления движению судна [5]. Исходные данные сведены в таблицу 1.1.1:

Таблица 1.1.1 – Исходные данные
Наименование
Обозначение
Размерность
Значение
Водоизмещение судна

т
40000
Длина между перпендикулярами

м
169,1
Ширина

м
26,5
Осадка

м
11,5
Скорость хода

узел
17
Скорость хода (метрическая)

м/с
8,745
Плотность морской воды [5]

1,025
Кинематическая вязкость морской воды [5]

Сначала находится объёмное водоизмещение по формуле (1.1)[5]:

(1.1)

где – плотность морской воды, т/м3.

Коэффициент общей полноты рассчитывается исходя из следующей формулы:

(1.2)

Для нахождения полного сопротивления необходимо знать площадь смачиваемой поверхности[5]:

(1.
…

1.2 Расчет мощности главной СДУ и оценка минимальной мощности по требованиям Регистра
После нахождения мощности главной энергетической установки методом полного сопротивления, минимальная мощность оценивается согласно требованиям Российского Морского Регистра Судоходства [2] – часть VII. Механические установки, раздел 2.1 Мощность главных механизмов.
Согласно заданию, регистровая классификация судна представлена по правилам на 2005 год. С 2007 года были внесены некоторые изменения обозначений в правилах Регистра.
…

1.4 Выбор главного двигателя
Для сравнения главных двигателей была составлена таблица основных показателей, показанных в таблице 1.4.1:

Таблица 1.4.1 – Характеристики судовых ДВС
Характеристики
Марка ДВС

ЧН24/26
Mitsubishi UEC60LSE-eco-B1
Wartsila X62
Мощность, кВт
1640
14940
15960
Число оборотов, об/мин
1200
105
103
Число цилиндров
8
6
6
Диаметр поршня, мм
240
600
620
Ход поршня, мм
260
2400
2658
Среднее эффективное давление, МПа
1.74
2,1
2,05
Удельный расход топлива, г/(кВт ч)
201
168
167
Длина, мм
6850
7832
8110
Сухая масса, т
13
356
377

После сравнительного анализа характеристик предложенных двигателей, выбор пал на двухтактный двигатель Mitsubishi UEC60LSE-ECO-B1, подходящий как по мощности и расходу топлива, так и по массогабаритным характеристикам.
Характеристика Mitsubishi UEC60LSE-ECO-B1:
60 – диаметр цилиндра в сантиметрах;
ЕСО – электронное управление двигателем;
В – Ср ЭФ Давление 21бар;
1 – стандарт версия.
…

1.5 Расчет судовой электростанции и выбор оборудования
После определения мощности ГД следует нахождение потребной мощности судовой электростанции (СЭС)[9]. Мощность рассчитывается по эмпирическим формулам для трех основных режимов работы СЭС.
Требуемая мощность на ходовом режиме работы судна находится по формулам (5.1) и (5.2) [9]:

(5.1)

(5.2)

где – суммарная мощность периодически включаемых потребителей.

Далее следует расчет на стояночном режиме без грузовых операций [9]:

(5.3)

Для танкера при расчёте на стоянке с грузовыми операциями, принимается работа 2 кранов со скоростью вертикального перемещения груза 60 и 36 м/мин и максимальной грузоподъёмностью 32 и 12 т , а так же 4 грузовых насосов суммарной мощностью привода Nгн:

(5.4)

где Pгруз.
…

1.6 Расчет и выбор ВКУ и ИОУ
Расчет производительности вспомогательной котельной установки (ВКУ), представителем которой на судне является вспомогательный паровой котёл (ВПК), заключается в нахождении количества пара, требуемого на судовые нужды. После чего, из каталога подбирается ВПК.

Общая производительность ВКУ ведётся по эмпирической формуле [9]:

(6.1)

Где, – водоизмещение судна, т.

Исходя из полученных данных, был выбран ВПК КАВ 16/16М . Основные характеристики котла представлены таблицей 1.6.1:

Таблица 1.6.1 – Технические характеристики ВПК
Характеристики
Модель котла

КАВ 16/16М
Паропроизводительность, кг/ч
16000
Рабочее давление пара, МПа
1,6
КПД, %
77,5
Расход топлива, кг/ч
1320
Масса котла сухая, т
18,5
Д х Ш х В, мм
4370 х 3140 х 4760

Расчет испарительно-опреснительной установки (ИОУ) состоит из сложения бытовых и технических нужд на судне, согласно [9], по эмпирической формуле:

(6.
…

1.7 Расчет автономности плавания и судовых запасов
Автономность плавания – максимальный период времени нахождения судна в рейсе без пополнения запасов.

Для начала находится время рейса[11]:

(7.1)

Где – ходовое время судна, для расчета которого используется формула ниже:

(7.2)

где – дальность плавания, миль;
– скорость судна, узлы.

Стояночное время судна находится по следующей формуле[11]:

(7.3)

где – время на грузовые операции[11]:

(7.4)

где – грузоподъёмность судна, т;
– дедвейт судна, т;
– судовая норма разгрузки судна, т/ч.
– время судна без грузовых операций, часы[11]:

где – маневровое время, час/рейс;
– время вспомогательных операций, час/рейс;
– время простоя судна, 3% от времени ходового, час/рейс.

Автономность плавания будет равна[11]:

Запасы топлива рассчитываются исходя из того, что современные МОД используют два сорта: тяжёлый мазут и лёгкое дизельное топливо.
…

1.8 Расчет и выбор комплектующего оборудования судовых систем
1.8.1 Топливная система
Топливная система предназначена для приёма, хранения, перекачки, очистки, подогрева и подачи топлива к ГД, ДГ и ВПК, и в свою очередь, для выдачи его на берег или на другие суда.
1. Расчет цистерн[10]:

Общий объём цистерн основного запаса ТТ:

(8.1)

где – запасы тяжелого топлива, тонн;
– плотность тяжелого топлива, т/м3;
– коэффициент запаса объема.

Для хранения основного запаса ТТ принимается 20 цистерн объёмом по 200 м3 каждая.
Общий объём цистерн основного запаса ЛТ:

(8.2)

где – запасы легкого топлива, тонн;
– плотность легкого топлива, т/м3;
– коэффициент запаса объема.

Для хранения запасов ЛТ принимаются 4 цистерн объёмом по 278 м3.
Общий объем отстойных цистерн ТТ:

(8.3)

где – удельный расход топлива ГД, кг/(кВт.ч);
– расход топлива ВПК, кг/ч;
– плотность тяжелого топлива, кг/м3;
– коэффициент запаса объема;
– количество вахт.
…

1.9 Расчет судового валопровода
Расчет судового валопровода заключается в определении размеров составных элементов. Желательно, чтобы длина валопровода была как можно меньше для упрощения монтажа и обслуживания, однако длина сегментов не должна быть меньше, чем в нижеуказанной формуле (9.4).
Расчет начинается с нахождения диаметра промежуточного вала [11]:

(9.1)

где – коэффициент для механических установок с ДВС;
– мощность на промежуточном валу, кВт;
– обороты промежуточного вала, об/мин;
– процент надбавки на промежуточный и упорный вал для класса ледового усиления Ice2.

Далее следует нахождение диаметра упорного вала[11]:

(9.2)

После чего рассчитывается диаметр гребного вала[11]:

(9.3)

где – применяется бесшпоночное соединение гребного винта с валом;
– процент надбавки на гребной вал для класса ледового усиления Ice2.
…