Конструктивные элементы судовых систем

Общесудовые системы независимо от своего назначения состоят из следующих конструк­тивных элементов:

1. Труб и гибких шлангов;

2. Путевых соединений;

3. Трубных трубопроводных элементов;

4. Арматуры;

5. Приводов управления арматурой и механизмами;

6. Гидравлических механизмов;

7. Сепараторов и устройств для обработки рабочих сред;

8. Контрольно-измерительных и сигнальных приборов;

9. Цистерн, баллонов и других ёмкостей;

10. Подвесок, кронштейнов, фундаментов.

Трубы. Рабочими средами общесудовых систем могут быть холодная и горячая морская и пресная во­да, водяной пар, хладоны, водные растворы ряда солей и другие вещества. Их агрессивность ско­рость течения, температура, давление неодинаковы. Поэтому в общесудовых системах используются трубы из углеродистой и нержавеющей стали, чугуна, меди, медно-никелевых сплавов, пластмасс, легких сплавов и других материалов.

Трубы изготавливают специализированные заводы в соответствии с государственными стан­дартами и поставляют на судостроительные предприятия партиями. По способу производства метал­лические трубы делят на бесшовные и сварные. Материал и размеры труб выбирают и зависимости от назначения трубопровода, проводимой среды, ее давления, скорости и температуры.

Для перемещения по трубопроводам рабочей среды применяют гидравлические механизмы следующих типов: вентиляторы, воздуходувки, компрессоры и насосы. Каждый такой механизм характеризуется следующими основными параметрами, которые определяют его эксплуатационные качества:

1. Производительность гидравлического механизма – количество жидкости, перемещаемое им в единицу времени. Измеряется в объемных (м³/ч, л/мин и т. д.) или массовых (кг/с, т/ч и т. д.) еди­ницах;

2. Напор Н - разность механической энергии, заключенной в 1кг перекачиваемой жидкости, на выходе из гидравлического механизма и на входе в него. Напор является мерой механической энергии жидкости и измеряется в Дж/кг, а также во внесистемных единицах - метрах столба перекачиваемой жидкости. Если отнести энергию жидкости к единице объема, то мы получим давление жидкости Р, которое является мерой внутренних сил действующих в жидкости, и измеряется в Н/м²
или паскалях (Па).Напор и давление жидкости связаны зависимостью Р=рН, где р -плотность жид­кости, кг/м³.

3. Полезная или гидравлическая мощность (Вт) гидравлического механизма, определяемая выражением N_п = GH = rQН, где G - массовая производительность, кг/с; Q - объемная производи­тельность, м³/с.

Коэффициент полезного действия, который определяют как отношение полезной мощности к мощности приводного двигателя h = N_п / N, где N - мощность приводного двигателя, Вт.

Вентиляторы - гидравлические механизмы, которые служат для перекачки газообразных рабо­чих сред. Они имеют производительность до 40 000 м³/ ч и могут создавать напоры до 850 мм вод. ст. (0,0085 МПа).

Воздуходувки, или нагнетатели, предназначены для получения сжатого газа с давлением от 0,015 до 0.3 МПа. Компрессоры позволяют получить сжатый газ ~ давлением от 0,3 до 40 МПа и более.

Насосы служат для перекачки капельных жидкостей. По принципу действия насосы делят на объемные (насосы вытеснения), необъёмные - лопастные (гидравлического действия) и струйные.

В объемных насосах процесс энергообмена и перемещения рабочей среды обеспечивается из­менением объема рабочих камер с помощью вытеснителей имеющих возвратно-поступательное или вращательное движение. Если вытеснителем является поршень, совершающий возвратно-поступательное движение, на­сосы называются поршневыми. Если вытеснители совершают вращательные движения, то такие насосы называются роторными.

В зависимости от конструкции вытеснителя они могут быть шестеренными (зубчатыми), вин­товыми, пластинчатыми и др.

Лопастные насосы делят на центробежные, осевые, вихревые комбинированные. Их принцип действия основан на взаимодействии лопастей колеса с потоком жидкости.

В струйных насосах приращение удельной энергии перекачиваемой жидкости осуществляет­ся в процессе энергообмена с другой рабочей жидкостью. К струйным насосам относятся эжекторы, которые в зависимости от агрегатного состояния ра­бочей и перемещаемой жидкостей, могут быть жидкостно-жидкостными, газо-газовыми, газо­жидкостными и др.

Трюмные системы. Трюмные системы предназначены для удаления за борт воды, скапливающейся в корпусе суд­на в процессе эксплуатации, а также воды, попавшей в него в результате аварии. В эту группу входят системы: осушительная, водоотливная, перепускная и сбора и очистки нефтесодержащих вод.

Система осушения предназначена для периодического удаления из корпуса судна воды, скап­ливающейся в нём в процессе нормальной эксплуатации. Источниками трюмной воды являются про­течки в соединениях трубопроводов, фильтрация через сварные швы, конденсация водяных паров на ограждающих поверхностях помещений, мытьё палуб, тушение пожаров.

В состав системы входят осушительные насосы, трубопроводы с приёмной и разобщительной арматурой, контрольно-измерительные приборы и т.д. Трюмная вода скапливается в льялах или в сборных колодцах объёмом не менее 0,2 м³.

Система водоотливная предназначена для удаления в заданное время из помещений воды, поступившей из-за борта и из отсеков, затопленных через повреждения в корпусе после временной заделки пробоин. В качестве самостоятельной эта система устанавливается на ледоколах, спасателях и других судах, имеющих особые условия эксплуатации.

В состав системы входят водоотливные насосы, трубопроводы с арматурой и средства управ­ления. На морских транспортных и пассажирских судах откачку аварийной воды осуществляют осушительной системой, снабжённой отростками аварийного осушения, а также средствами судов спасателей.

Система перепускных труб предназначена для спуска и перепуска воды из помещений без осушительных средств в соседние помещения, имеющие такие средства. Эти трубопроводы устанав­ливают там, где затруднена или невозможна установка самостоятельных осушительных средств. На­сосы в этой системе отсутствуют, перемещение жидкости происходит под действием напора в затоп­ленных помещениях.

Система нефтесодержащих трюмных вод предназначена для сбора нефтесодержащих трюм­ных вод и последующей их передачи на берег или очистки при откачке за борт. Ими оборудуют су­да, попадающие под действие Конвенции Марпол 73/78.

В состав системы входят сепараторы трюмных вод, насосы, сборные ёмкости, трубопроводы, контрольно-измерительные приборы, средства управления.

 

Балластные системы

На ледоколах задачей креновой системы является раскачивание корпуса судна вокруг продольной оси с целью освобо­ждения ледокола от сжатия льдов и облегчения схода его с кромки льда. В состав креновой системы входят креновые цистерны, креновые насосы, трубопроводы с арматурой, контрольно-измерительные приборы, средства управления. Креновые цистерны располагают попарно по бортам симметрично относительно мидель-шпангоута, так как при этом перекачка балласта не оказывает влияния на дифферент судна, а также располагают между нижней и верхней палубами. Система дифферентная предназначена для приёма в цистерны, перекачки и удаления из них водяного балласта с целью компенсации возникшегодифферента или в случае необходимости создания искусственного дифферента судна. На ледоколах дифферентная система является одним из основных средств освобождения судна от заклинивания во льдах.

 

..

 

 

Рис. 2. Схема дифферентной системы

Она по устройству аналогична креновой с той лишь разницей, что её балластные цистерны разме­щаются в оконечностях судна симметрично диаметральной плоскости. Система балластная для регулирования осадки, крена и дифферента на морских транспортных, пассажирских и промысловых судах. Приём водяного балласта позволяет обеспечить необходимое углубление гребного винта при ходе в балласте (танкеры), остойчивость при перевозке груза на палубе (лесовозы, контейнеровозы, лихтеровозы), плавную качку при ходе в грузу (рудовозы). Количество принимаемого балласта зависит от типа судна и составляет у сухогрузных и пассажирских судов до 30% от водоизмещения, танкеров 50%, у рудовозов 40-60%. В состав балластной системы входят балластные цистерны, балластные насосы, трубо­проводы с арматурой, контрольно-измерительные приборы и средства управления. Для размещения водяного балласта ис­пользуют междудонные и бортовые цистерны, форпики, ахтерпики, диптанки, подпалубные цистерны. На танкерах балласт размещают в грузовых танках или специально выделенных чисто балластных танках.

Системы пожаротушения. Основные требования к противопожарной защите морских судов определены Международной Конвенцией по охране человеческой жизни на море 1974 года и Правилами Российского морского регистра су­доходства.

Системы пожарной сигнализации. Сигнализация обнаружения пожара предназначена для обнаружения очага пожара на ранней стадии его развития и выработки сигнала-сообщения о нём. Состоит из пожарных извещателей, при­ёмной станции, источника питания, линий передач, выносных сигнальных устройств. Пожарные извещатели по способу приведения их в действие подразделяют на ручные и автоматические. С помощью ручных кнопочных извещателей члены экипажа и пассажиры, обнаружившие очаг пожара, могут сообщить об этом на центральный пожарный пост (ЦПП). Автомагические извещатели в зависимости от того, на какое явление, сопутствующее пожа­ру, они реагируют, подразделяют на тепловые, дымовые и световые. Тепловые извещатели реагируют на повышение температуры окружающего воздуха до опре­делённой величины или на скорость нарастания этой температуры. Дымовые и световые извещатели реагируют на задымлённость воздуха в помещении и свет пламени. Световые извещатели могут работать в различных областях спектра: ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной.

В зависимости от способа включения извещателей в сеть системы пожарной сигнализации их подразделяют на лучевые и кольцевые (шлейфовые). Лучевые системы имеют несколько лучей, в каждом из которых подключается определённое количество извещателей как автоматических, так и ручных. Эти извещатели размещают в одной главной противопожарной зоне на одной палубе и на одном борту судна. В кольцевых системах извещатели включаются последовательно. Основным источником питания является судовая электросеть, резервным - аккумуляторная батарея.

Приёмные станции систем сигнализации располагают в ЦПП, который обычно размещается в рулевой рубке. Сигнализация оповещения о пожаре, которая, как правило, совмещается с авральной сигна­лизацией, подающей мощные звуковые и световые сигналы для экипажа и пассажиров. Сигнализация предупреждения о пуске огнетушащего средства, которая подаёт сигналы в те охраняемые помещения, в которых могут находиться люди.

Системы тушения пожара способом охлаждения зоны горения. Система водяного пожаротушения предназначена для тушения пожара компактными или распылёнными струями воды от ручных или лафетных пожарных стволов.Состоит из пожарных насосов (основных и аварийных), трубопроводов, концевых пожарных клапанов, пожарных стволов и рукавов, контрольно-измерительных приборов, средств управления.Трубопроводы системы изготавливаются из стальных оцинкованных труб, участки от приём­ных кингстонов до насосов- из медных или медно-никелевых труб. Магистральные трубопроводы могут быть выполнены по кольцевой, линейной и комбинированной схемам.

Система спринклерная предназначена для подачи воды к распылителям специальной конст­рукции - спринклерам, включающимся автоматически при повышении температуры в охраняемых помещениях до заданной величины.

Основными элементами системы являются спринклеры, контрольно-сигнальные устройства, спринклерный насос, пневмогидравлическая цистерна и трубопроводы с арматурой. Спринклерами называются распылители закрытого типа, в конструкции которых входит кла­пан, закрывающий отверстие в распылителе, и замок с чувствительным элементом.

 

 

Рис.3. Принципиальная схема спринклерной системы: 1 - спринклер; 2 - групповой распределитель­ный трубопровод; 3 - манометр; 4 - контрольно-сигнальное устройство; 5 - магистральный трубопровод; - трубопровод от водотуше-ния; 7 - реле давления; 8 - пусковое реле насоса; 9 - кингстон; 10 - фильтр; 11 - спринк-лерный насос; 12 - главное контрольно-сигнальное устройство; 13 - указательная колонка; 14 -пневмо-гидроцистерна; 15 - спускной клапан; 16 - насос пресной воды; 17 -трубопровод от цистерны пресной воды; 18 - компрессор; 19 - редукционный клапан; 20 - блок сушки сжатого воздуха; 21 - баллон сжатого воз­духа; 22 - предохранительный клапан; 23 - трубопровод к контрольно-сигнальным устройствам

.-1

Рис. 4. Спринклеры: а - с металлическим замком; б - со стеклянным капсюлем-колбой: 1 - штуцер; 2 -рама; 3 - за-мок металлический; 4 - дефлектор; 5 - поддержка клапана; б - диафрагма; 7 - клапан стеклян­ный; 8 - капсюль-колба

Система водораспыления предназначена для тушения пожаров распылённой водой в машин­ных, котельных и насосных отделениях, грузовых и служебных помещениях судов. Системы водо­распыления подразделяют на системы распыленной воды (диаметр капель 200-400 мкм) и системы тонкораспылённой воды (диаметр капель 100-200 мкм) с использованием туманных распылителей и с использованием сжатого воздуха и смачивателя. В состав системы входят насосы, трубопроводы, быстродействующие клапаны, распылители, сигнализаторы, контрольно-измерительные приборы. В состав систем с использованием сжатого воздуха и смачивателя дополнительно включают резервуары для хранения смачивателя, воздушные баллоны и смесители. В качестве смачивателя применяют пенообразователи мопрен, ПСИ, ПО-1Д, ПОЮ и др., а также поверхностно-активные вещества ОП-7, ОП-10 и др. Трубопроводы системы изготавливают из стальных оцинкованных и медных труб, арматуру из цветных сплавов и стали. Управление системой может быть ручным с места установки клапанов пуска системы и дистанционным из поста управления пожарными системами. Систему оборудуют автоматическими устройствами, сигнализирующими о включении системы в действие.

Система водяного орошения предназначена для тушения пожара или понижения температу­ры в хранилищах взрывчатых и легковоспламеняющихся веществ, в помещениях сухих грузов, а также для орошения палуб, переборок, сходов и проходов. В состав системы входят питающие и оросительные трубопроводы, распылители или перфо­рированные трубы, быстродействующие клапаны, побудительные трубопроводы.

Система затопления предназначена для затопления водой хранилищ взрывчатых и легковос­пламеняющихся веществ. Она приводится в действие в том случае, если система орошения не обес­печивает снижения температуры в помещении до требуемой.

Система водяных завес предназначена для создания сплошных водяных завес, препятствую­щих распространению огня, дыма и газов в помещениях большого объёма, а также для охлаждения корпусных конструкций. В её состав входят трубопроводы с распылителями, питающимися от системы водотушения.

Системы тушения пожара способом разбавления реагирующих веществ в зоне горения. Система паротушения предназначена для тушения пожаров в глушителях двигателей внут­реннего сгорания, дымоходах паровых котлов, каналах вытяжной вентляции, топливных цистернах, расположенных выше второго дна.В состав системы входит распределительный коллектор и контрольно-измерительные прибо­ры, расположенные на станции паротушения, а также трубопроводы.Водяной насыщенный пар, поступающий в помещение под давлением 0,6-0,8 Мпа (6-8 кгс/см²), разбавляет воздух, уменьшая парциальное давление кислорода до концентрации, не поддерживающей горение, а также охлаждает очаг пожара.От станции паротушения к охраняемым помещениям прокладывают независимые трубопрово­ды из стальных труб.

Система углекислотного тушения предназначена для подачи углекислоты в охраняемые по­мещения. При распылении углекислота переходит из жидкого состояния в газообразное с темпера-1урой -56°С. При заполнении помещения углекислым газом содержание кислорода в нём уменьша­ется, и горение прекращается. Этой системой оборудуют машинные, котельные и насосные отделе­ния, сухогрузные и рефрижераторные трюмы и др.

Рис. 5. Принципиальная схема системы водяного пожаротушения с кольцевой магистралью: 1 - кон­цевой пожарный клапан; 2 - разобщительный клапан; 3 - магистральный трубопровод; 4 - перемычки; 5 -трубопровод на обмыв якорных цепей и клюзов; 6 - трубопровод к системе водораспыления в МКО; 8 - трубо­провод на промывание цистерн сбора сточных вод; 9 - трубопровод от пневмогидроци-стерны; 10 - пожар­ные насосы; 11 - фильтр; 12 - приёмный кингстон.

Система углекислотного тушения состоит из баллонов для хранения жидкой кислоты, сиг­нальных, сборных и распределительных коллекторов, трубопроводов, выпускных сопел, пусковых и сигнальных устройств, контрольно-измерительных приборов. Станция оборудована вентиляцией и имеет тепловую изоляцию, чтобы температура в её помещении не поднималась выше 40°С.

Рис.6. Принципиальная схема системы углекислотного тушения: 1 -выпускное сото; 2 - выпускной кольцевой трубопровод; 3 - невозвратный клапан; 4 - трубопроводы в охраняемые помещения; 5 - пусковые клапаны; 6 - баллоны с углекислотой; 7 - манометр; 8 - главный стопорный клапан; 9 - предохранительный трубопровод; 10 - свисток; 11 -рычаг пусковой к головке баллона; 12 - головка выпускная; 13 - штанга пнев­матического группового привода для пуска углекислоты из батареи баллонов; 14 - трубопровод пускового сжатого воздуха; 75 - поршень; 16 - цилиндр; 17 - трубопровод выпуска воздуха из цилиндра привода; 18 -груз; 19 - блок; 20 - штанга гравитационного группового привода

На судах используют системы углекислотного тушения высокого и низкого давления. Баллоны с углекислотой группируют в батареи по 6,9,12 и 18 штук.

Система тушения пожаров инертными газами используется в трюмах сухогрузных судов для тушения пожаров и в грузовых отсеках танкеров для создания атмосферы не поддерживающей горения. В качестве инертных на судах используются прошедшие обработку дымовые газы котлов, а также газы, полученные сжиганием топлива в автономных генераторах газов. В состав системы входят устройства для отбора газов от дымоходов котлов или генераторов газа, скрубберы- аппараты для охлаждения и очистки газа от твёрдых частиц и сернистых продуктов сгорания, нагнетатели газа, трубопроводы, приборы контроля и управления. Температура газа, поступающего в охраняемое помещение, должна быть не более 65°С для на­ливных судов и 50°С для сухогрузных судов. Трубопроводы для подачи инертного газа в сухогруз­ные трюмы вводится в нижней части помещений, в нефтеналивные танки - в верхней части отсеков.

 

Рис.7. Принципиальная схема системы инертных газов: 1 - анализатор содержания кислорода в газах; 2 - дымоход котла; 3 - дистанционно-управляемый клапан; 4 - скруббер; 5 - аварийный сигнализатор высокой температуры газов; 6 - патрубок подвода атмосферного воздуха; 7 - вентилятор; 8 - палубный водяной затвор; 9,10 -трубопроводы в танки; 11 - отвод воды за борт; 12 -реле низкого расхода воды; 13 - насос забортной для водяных затворов; 14 - трубопровод для отвода воды в льяла; 15 - насос забортной воды для скруббера