Извършването на операции по закотвяне в трудни навигационни условия на големи плавателни съдове, особено на смесено корабоплаване река-море, е трудоемка и често опасна работа за екипажа на кораба. Следователно, съгласно изискванията на Правилата на речния регистър, на всички товарни кораби с дължина над 60 m трябва да се осигури дистанционно освобождаване на котвата на десния борд от контролната станция на кораба с помощта на един контролен елемент. При тласкачи десните носови и кърмови котви трябва да бъдат освободени дистанционно от контролната станция на кораба. В пилотската рубка на такива кораби е необходимо да се монтират инструменти, които показват дължината на гравираната част на котвената верига. Системата за дистанционно освобождаване на котвата трябва да осигурява възможност за спиране на котвената верига на произволна дължина. Продължителността на освобождаването на котвата не трябва да надвишава 15 s след включване на устройството за дистанционно освобождаване на котвата.
Електропневмохидравличните и електрохидравличните системи се използват главно в устройства за дистанционно освобождаване на котвата. Една такава система е показана на фигура 2.6. Устройството включва силов хидравличен цилиндър 22 с пружина 23, задвижван от електропневматична хидравлична система от дистанционното табло.В режим на работа спирачният барабан 20 на котвата се затяга от лентова спирачка 19 с помощта на ръчно ролково задвижване 17 и червячна предавка 24. Единият край на лентата с гайка 18 е твърдо свързан към тялото на кабстана, а другият към подвижния хидравличен цилиндър 22. Силата на затягане на лентовата спирачка се определя от степента на първоначално компресиране на силовата пружина 23 чрез ръчно задвижване. Когато ролката се върти 17, прътът с резба
твърдо свързан към червячното колело, той ще се завинти в гайка 18, затягайки спирачната лента.
Фигура 2.6 - Диаграма на автоматизация за управление на котва
Разглежданата система позволява аварийно и автоматизирано дистанционно освобождаване на котвата. В първия случай бутонът за аварийно освобождаване на котвата 11 се натиска на дистанционното управление и веригата на котвата се гравира, докато бутонът се вдлъбне. Във втория случай с превключвател 12 се задава необходимата дължина на гравираната част на котвената верига, след което се натиска бутон 13 за автоматично освобождаване на котвата.
Дължината на гравираната верига се контролира от блясъка на лампата 15 и индикаторната скала 14. Лампата светва при натискане на някой от бутоните и изгасва, след като котвата падне под опората на 2 м. След това лампата 16 светва, което показва готовността на освобождаването на котвата. Лампите се управляват от микропревключватели 31, задвижвани от гърбица 30, която се върти през скоростна кутия Р, предаване 32 от товарния вал на шпилета. От същата трансмисия арматурата на сензора SD selsyn се върти, подавайки електрически сигнал към индикатора за дължината на гравираната верига. В автоматичен режим, сигнал от светодиода изпраща управляващ импулс за спиране на барабана на спирачката, когато се достигне предварително зададената дължина на гравираната верига.
Системата за управление работи еднакво при всеки режим на освобождаване на арматурата. Когато натиснете бутона за автоматично освобождаване на арматурата 13, соленоидната намотка 6 получава захранване, чиято арматура премества макарата 5 надолу, преодолявайки действието на пружината. В резултат на това въздухът от тръбопровода за налягане през редуцир вентил 2, сепаратор 4 и макара 5 се подава към макара 3, която се измества наляво от налягането на управляващия въздух, преодолявайки действието на възвратната пружина и отваряйки път за сгъстен въздух в пневматично-хидравличния диференциален цилиндър 7.
Под налягане на въздуха буталото в диференциалния цилиндър се движи и измества маслото от долната кухина с налягане, обратно пропорционално на съотношението на площите на цилиндрите. Маслото през възвратния клапан 8 се подава към хидравличния цилиндър 22, който, преодолявайки действието на силовата пружина 23, се движи спрямо буталото, отслабва лентовата спирачка, освобождавайки барабана 20. Под въздействието на гравитацията на котва, барабанът започва да се върти и веригата на котвата е гравирана.
От спиралния барабан 20, зъбна помпа 25 се задвижва през вала, който е чувствителен елемент на отрицателна твърда хидравлична обратна връзка. Тази помпа подава масло през възвратния клапан 26 към горната кухина на хидравличния цилиндър 22 и към управляващия клапан 27. Налягането, създадено от помпата, се определя от скоростта на въртене на барабана 20 и съответно силата, действаща на буталото и хидравличния цилиндър. Тази сила, комбинирана със силата на пружината, движи цилиндъра нагоре и забавя барабана, намалявайки скоростта на отката на арматурата. Маслото се измества от долната кухина на хидравличния цилиндър, блокира възвратния клапан 8 и се влива в диференциалния цилиндър 7 през контролния клапан 9. Гладкостта на разглеждания процес се определя от степента на отваряне на контролния клапан 9, както и налягането на маслото, създадено от помпата 25. Това налягане от своя страна се регулира от напречното сечение на клапана за регулиране на потока 27. Системата се настройва на скорост на освобождаване на арматурата от 2,3 m/s, което трябва да съответства до налягане на маслото от 12-15 MPa. Когато максималното налягане бъде превишено, маслото се прехвърля през предпазен клапан 28 в смукателния тръбопровод на помпата. Филтър 29 служи за отстраняване на механични примеси от маслото, рециркулирано от помпа 25 и горната кухина на хидравличния цилиндър
22.
Когато се достигне определената дължина на гравираната верига, сигнал от светодиода от дистанционното управление изпраща команда за изключване на захранването към соленоид 6. Макари
и 5, под действието на възвратни пружини, ще се върнат в първоначалното си положение и въздухът от горната кухина на диференциалния цилиндър 7 ще бъде изпуснат в атмосферата. Налягането на маслото в горната кухина и силата на пружината ще преместят хидравличния цилиндър 22 и накрая спират барабана 20. Маслото от долната кухина на хидравличния цилиндър през контролния клапан 9 ще тече под буталото на диференциалния цилиндър 7 , поставяйки го в първоначалното му положение.
Горната схема за автоматизация на анкерния механизъм не премахва напълно използването на ръчни операции. За да ги елиминирате, е необходимо да автоматизирате процеса на освобождаване и затягане на винтовата запушалка на котвената верига.
За да се опростят и ускорят операциите по акостиране на морски кораби с голям капацитет, са използвани автоматични швартовни лебедки, които осигуряват не само издърпване на кораба, но и задържането му с постоянно предварително определено напрежение на кабела за акостиране. Автоматичното управление на лебедката осигурява избора на кабела и отстраняването му. Това е особено важно при процесите на товарене и разтоварване, свързани със значителни промени в газенето на кораба.
При автоматично управление лебедката трябва: да извади швартовките, когато силата се увеличи над определената горна граница; задръжте въжето за акостиране, когато товарът намалее под определената долна граница; дръжте местата за акостиране под натоварвания, които не надвишават общата граница на опън на въжето. Дължината на освободеното въже (с увеличаване на товара) е ограничена от определени граници, които могат да бъдат зададени, когато лебедката е включена за автоматична работа. Последното се дължи на необходимостта да се предотврати спонтанното напускане на кораба от стоянката, което е възможно например при внезапно увеличаване на вятъра.
Въз основа на принципа на автоматично проектиране лебедките се разделят на два вида: с устройство за претегляне и такива, работещи на принципа на изравняване на моментите, произтичащи от кабела за акостиране и задвижващия двигател. Устройствата от втория тип се използват със задвижвани парни машини. Устройствата от първия тип са подобни на тези на автоматичните теглещи лебедки, разгледани в следващата тема.
На корабите за вътрешно и смесено плаване автоматичните акостиращи лебедки не се използват широко.
Тема 2.4 Автоматизация на кормилните устройства
За улесняване на работата на вахтените кормчии на езерни и смесени речно-морски кораби се използват автопилоти, чието използване започва през 50-те години на миналия век. Всички автопилоти могат да бъдат разделени на две групи според основната функция, която изпълняват. Първият включва автопилоти, които осигуряват праволинейното движение на кораба по даден курс. Промяната му се извършва ръчно от вахтения командир чрез задаване на нов курс. Режимът на работа на автопилота в този случай се нарича „следване“. Втората група включва автопилоти, които осигуряват движението на кораба от една точка до друга по зададена програма, която се въвежда от вахтения командир. Режимът на работа на автопилота се нарича „програмно управление“.
По време на работа системата за автоматично управление е подложена на външни влияния:
а) смущаващи влиянияf ( T) (например въздействието на вълни, вятър, течения върху корпуса на кораба);
б) управляващо действие f (T) (въвеждане на корекции на обменния курс
кораб).
Управляващите въздействия се задават от лице (командир на вахта, рулеви) на входа на системата, а смущаващите въздействия се насочват към обекта на регулиране (кораб).
За ефективно решаване на проблемите с проследяването (точна и бърза реакция на контролни входове) и регулирането (елиминиране на влиянието на смущаващи влияния), съвременните автопилоти използват пропорционално-интегрално-производен (PID) закон за управление
където b е ъгълът на завиване;
a е ъгълът на несъответствие (грешка), равен на a = aч-АИ; Ач- определен курс на плавателния съд; a е истинският курс на кораба.
Въвеждане на производна при A 2 ^ 0 (сигнал, пропорционален на скоростта на отклонение на кораба от даден курс) намалява колебанията на кораба около стационарната стойност (yaw), времето на затихване на преходните процеси и повишава чувствителността на автопилота.
Неразделен компонент в закона за контрол при А 3 ^0 се въвежда, за да се увеличи точността на поддържане на плавателния съд по даден курс, ако има такъв
смущаващи влияния, които имат постоянен компонент на въртящия момент (вятър, разлика в скоростта на витлото и др.).
На корабите се използват различни видове автопилоти. Автопилотите тип ATR и Aist са предназначени да стабилизират кораба по даден курс и се монтират на кораби с неограничена навигационна зона. Автопилот "Печора" е предназначен да стабилизира кораба по даден курс, да променя курса с дадена ъглова скорост; инсталирани на кораби за вътрешно и смесено плаване. Автопилотите осигуряват различни режими на работа (видове управление). Например, автопилотът Pechora изпълнява седем вида управление: „Автоматично“, „Циркулация“, „Следване“, „Следване синхронно“, „Следване отделно“, „Просто“, „Ръчно“.
Нека разгледаме опростена блокова схема на автопилота в типа управление "Автоматично", представена на фигура 2.7. Чувствителният елемент на системата е жирокомпасът GK. Той измерва истинския курс
Фигура 2.7 - Опростена блокова схема на автопилота
17
на кораба и чрез синхронно предаване предава ъгъла на завъртане на съда по курса на автопилота.
Курсът на селсин-приемник SP чрез необратима трансмисия NP завърта вала на механичния диференциал MD. Зададената стойност на курса a се подава към втория вал на MD от воланач. На изходящия трети вал на MD се получава разликата между зададената и истинската стойност на курса, т.е. ъгъл a.
Изходният вал на MD завърта сензора за посока DC, който генерира сигнал, пропорционален на ъгъла на отклонение на съда по посоката
Къдетоа 1 - Коефициент на предаване на постоянен ток.
Така на входа U се сумират три сигнала
Този сигнал се подава към входа на усилвателя U. Диференциращото дистанционно управление и интегриращите IU устройства генерират допълнителни сигнали, съответно пропорционални на скоростта на отклонение на съда от даден курс и интеграла на ъгъла на отклонение на съда
Усилвател U, изпълнителен двигател ID, кормилно устройство RM, сензор на помпата DN от ID и сензор за кормилно управление RD образуват серво задвижване, което завърта кормилото на кораба под ъгъл, пропорционален на общия входен сигналU , пристигащи на входа на усилвателя. В него този сигнал се усилва. Напрежението от V се подава към ID, който завърта управляващия елемент на помпата PM. В този случай към входа Y се подава отрицателен сигнал за обратна връзка, генериран от DN. Този сигнал се изважда от управляващия сигнал У Когато величината на отрицателната обратна връзка стане равна на управляващия сигнал на входаъъ разликата в напрежението ще стане нула и, следователно, напрежението, подадено към ID, също ще стане нула. Изпълнителният двигател на ID ще спре и контролният елемент на помпата ще се завърти до определен ъгъл. Помпата PM, в съответствие с положението на управляващия елемент, ще задвижи буталата на силовия цилиндър SC на кормилната машина, която ще завърти руля на кораба с определена скорост.
Когато воланът се завърти, към входа на усилвателя се прилага отрицателен сигнал за обратна връзка, генериран от сензора на волана. Освен това подлежи на приспадане
от управляващия сигнал на усилвателя. Тъй като в разглеждания момент разликата между сигналите на усилвателя е равна на нула, тогава под въздействието на сигнал от RD усилвателят ще генерира напрежение на противоположната фаза, ID ще се върти в обратна посока и ще се движи управляващият елемент на помпата H до нулева позиция, докато сигналът за обратна връзка на сензора на помпата DN ще бъде намален съответно. Когато управляващият елемент N се върне в нулева позиция, PM ще спре да се движи, воланът ще спре в определена позиция, сигналът DN ще бъде равен на нула, сигналът RD ще стане равен по величина на управляващото напрежение и обратно в знак. Разликата в сигнала на вход Y отново ще бъде равна на нула. В този случай положението на волана се определя от големината на получения контролен сигнал и коефициента на предаване KOS (коефициент на обратна връзка) на сензора за обратна връзка на волана. KOS е съотношението на ъгъла на отклонение на кораба от даден курс към ъгъла на руля, когато производният сигнал е изключен, т.е. KOS е равно на a/b. Колкото по-малък е CBS, толкова по-голям ъгъл трябва да завъртите волана, за да генерирате напрежение за обратна връзка, равно на управляващото напрежение, т.е. наблюдава се обратно пропорционална връзка. Експерименталните данни показват, че когато CBS намалява, корабът бързо изпълнява зададената стойност на корекция на курса, но в същото време надхвърлянето и броят на колебанията на кораба се увеличават. Системата за управление се конфигурира по време на изпитване на стендове и в работни условия.
Видове анкерни устройства, принципи на тяхното действие. Анкерни механизми.
Подготовка за работа на анкерни устройства. Изисквания за регистрация и PTE
Котвено устройство е набор от части и механизми, предназначени за закотвяне на плавателен съд. Той трябва да осигури надеждно закрепване на кораба при различни работни условия.
Устройството за закрепване включва:
1) котви с различна маса, дясната с по-голяма маса се нарича котва, а лявата с по-малка маса се нарича входна котва, кърмата се нарича стоп котва.
2) анкерно въже,
3) анкерни проводници,
4) запушалка;
5) кутия за въже (верига), закрепваща коренния край на носа на котвата,
6) индикатор за дължината на котвеното въже, изтеглено зад борда;
6) капстан или брашпил.
Фиг.61. Устройство за закрепване.
Основни изисквания за анкерно устройство.
- възможност за бързо освобождаване на котви и декапиране на анкерни въжета;
- надеждно закрепване на котвените въжета върху кораба по време на акостиране;
- възможността за изваждане на плавателния съд от котвата, т.е. повдигане и премахване на котви „по ветроходен начин“.
Котвите, използвани на плавателни съдове за вътрешно и смесено плаване, се разделят на 4 групи:
1-ви - котви с прът, забиващи се в земята с една лапа; (Admiralteysky) - в момента не се използва.
2-ри - прибиращи се котви без прът с въртящи се крака, вкопаващи се в земята с два крака; (Holla) река-море се прилага. Минус - ниска сила на задържане.
3-ти - котви с повишена задържаща сила (Матросова и др.), проникващи в земята с две лапи;
4-ти - специални котви - (еднокраки, лед)
Механизмите се делят на:
- котва (шпили),
- котвено-швартови (шпили, брашпили, лебедки).
В зависимост от диаметъра на веригата:
· малък (до 28 mm),
среден (до 46 мм),
· големи (до 49 мм).
По шофиране:
· ръководство,
· електрически,
· електрохидравлични.
Предназначение и състав на швартовото устройство. Видове устройства за акостиране, принципи на тяхното действие. Швартови механизми. Подготовка за експлоатация на устройствата за акостиране. Изисквания за регистрация и PTE
Устройството за акостиране е предназначено да гарантира, че корабът е изтеглен до крайбрежни и плаващи конструкции за акостиране и че корабът е здраво закрепен към тях.
Фиг.62. Устройство за акостиране на кърмата.
Възможни са следните видове акостиране на плавателни съдове: труп (отстрани) към кея (кея, пристана); кърмата към кея; до специален кей за железопътни и автомобилни фериботи; поставяне на варел.
За да се осигури извършването на акостиращи операции на кораби от всякакво предназначение, е осигурено устройство за акостиране, състоящ се от следните части, механизми и консумативи: швартови въжета; кнехтове; ленти за бали, ролки и накрайници; лекота; калници; калници; механизми за акостиране.
Швартови механизми- капстани и лебедки - по тип задвижванеразделени на ръчни, електрически, електрохидравлични.
Чрез теглителна силамеханизмите за акостиране са разделени на малки с теглителна сила до 15 kN, средни - до 50 kN и големи - от 50 k11 и повече.
Капстани за ръчно акостиранеимат относително малко приложение. Кабестанът се състои от плоча (палуба), в която е фиксиран прикладът на капстана - швартов барабан, зъбно колело (конус), дръжка и други малки части.
Електрически швартови механизми. Тези механизми включват шпилки и лебедки. Кабестаните за акостиране са разделени на два вида:
· еднопалубни - с надпалубно разположение на електродвигателя и с електродвигател, който е вграден в главата на кабистана (безтопкови капстани);
· двупалубен - с електродвигател, разположен на палуба (платформа), разположена под палубата, на която е монтирана капстанната глава.
Швартови лебедкис електрическо задвижване.
Те се делят на:
· автоматични и
· неавтоматични прости със закрепване на основния край на швартовото въже към швартовия барабан.
Основната характеристика на автоматичните акостиращи лебедки е способността да се поддържа напрежението на швартовото въже пред барабана на лебедката в определени, предварително определени граници. Когато натоварването се увеличи, лебедката автоматично превключва в режим на ецване, обикновено от 25 до 35%номинално напрежение на въжето върху барабана, а при намаляване - до режим на теглене. Предимството на лебедката в сравнение с кабстана е премахването на ръчните операции за акостиране.
Ориз. 63. Кабилен за акостиране.
1 - капстанен барабан; 2 - двигател; 3 - верижно зъбно колело; 4 - скоростна кутия.
Доставка на кораби с котви, котвени вериги и въжета
Доставката на котви, котвени вериги и въжета за речни кораби се определя в съответствие с правилата на Руския речен регистър (глава: Доставка на кораби) в зависимост от вида и класа на кораба и характеристиките на доставка N c, m 2
където L, B, H са съответно дължината, ширината и височината на борда на кораба до първата проектна палуба, m;
l, h - дължина и средна височина на отделни надстройки и палубни рубки, m;
н ° С=78*(11,8+3,5)+1*(74*2,5+20*5,0)=1478,4 м 2
Броят и дължината на швартовите въжета на кораба се избират в зависимост от вида на кораба и условията на плаване. Съгласно изискванията на Руския речен регистър силата на скъсване на стоманено швартово въже трябва да бъде не по-малко от kN
· за кораби с капацитет на захранване над 1000 m2
Е веднъж=171+3,92*10 -2 (1478,4-1000)= 189,7 kN
габарит на веригата d=25 мм
тегло на един метър верига - 14,9 кг
тегло на всяка котва - 570 кг
брой котви - 2 бр
Изисквания на Руския речен регистър за механизми за котва и акостиране
Изискванията към механизмите за закрепване на котва и тяхното задвижване са посочени в действащите правила на Руския речен регистър, които се публикуват на всеки пет години.
Съгласно Правилата, за освобождаване и повдигане на котви с тегло 50 kg или повече, както и за задържане на кораба на котва, трябва да се монтира капстан или брашпил. При маса на котвата от 150 kg или повече тези механизми трябва да имат зъбни колела.
На тласкачи от всички класове до 590 kW включително, оборудвани с теглещи лебедки, е разрешено да се заменят котвените вериги със стоманени въжета в устройството за закрепване на кърмата и да се използват теглещи лебедки като механизъм за повдигане на котва.
На малки кораби, когато се използват въжета вместо вериги, е разрешено монтирането на котвени лебедки. На самоходни плавателни съдове с дължина над 60 m, несамоходни тласкащи съдове, предназначени за транспортиране на запалими течности, и тласкачи, спирачките на механизмите за повдигане на котвата трябва да бъдат оборудвани с устройство за дистанционно освобождаване на котвата, което предотвратява спонтанното освобождаване на котвата.
Устройствата за дистанционно освобождаване на котвата трябва да осигуряват:
· управление от рулевата рубка (на несамоходни плавателни съдове - от рулевата рубка на тласкача) отката на десния нос, а за тласкачите - кърмовата котва;
· възможност за спиране на котвената верига от рулевата рубка на произволна дължина;
· продължителността на освобождаването на котвата е не повече от 15 s, от момента на включване на дистанционното управление на освобождаването на котвата.
Стоперите и другото анкерно оборудване, за което е предвидено дистанционно управление, трябва да имат локално ръчно управление. Конструкцията на анкерното оборудване и неговите локални ръчни контролни блокове трябва да осигуряват нормална работа в случай на повреда на отделни блокове или на цялата система за дистанционно управление.
Задвижването на котвено-швартови механизми трябва да отговаря на следните изисквания:
1. Задвижващата мощност на механизма за закрепване на котва трябва да гарантира, че корабът се изтегля към котвата, издърпва се и се повдига от която и да е от котвите със скорост най-малко 0,12 m/s при номиналната теглителна сила върху зъбното колело F 1, З
Е 1 = 22,6 м д 2
където m е коефициентът на якост, приет равен на 1,0 - за вериги с разделители; 0,9 - за вериги без разделители;
2. Задвижването трябва да осигури избора на котвената верига при зададената скорост и теглителна сила F 1 за най-малко 30 минути без прекъсване, както и спускането на една котва до изчислената дълбочина на закрепване.
3. Стартовият въртящ момент на задвижването на анкерния механизъм трябва да създава теглителна сила върху зъбното колело с неподвижна котвена верига от най-малко 2F 1.
4. Задвижването на анкерния механизъм трябва да осигурява едновременно повдигане на свободно висящи котви от половината от изчислената дълбочина на закрепване.
5. Когато котвата се доближи до опората, задвижването трябва да осигури скорост на изтегляне на веригата не повече от 0,12 m/s.
6. Задвижването на швартовния механизъм трябва да осигурява непрекъснато прибиране на швартовото въже с номинална теглителна сила при номинална скорост най-малко 30 минути.
7. Скоростта на извличане на швартовото въже по правило не трябва да надвишава 0,3 m/s при номиналната теглителна сила. Освен това трябва да е възможно въжето да се извади със скорост не повече от 0,15 m/s.
8. Задвижването на швартовия механизъм трябва да може да генерира сила най-малко два пъти по-голяма от номиналната теглителна сила в рамките на 15 s.
Външни сили, действащи върху кораба
Въздействието на вятъра и течението върху кораба причинява основното натоварване на котвената верига при закотвяне и определя статичния момент на съпротивление на вала на електродвигателя по време на процеса на освобождаване от котвата, когато корабът е изтеглен до мястото за закотвяне.
Когато е неподвижен, когато посоката на вятъра и течението съвпадат, възниква най-голямото въздействие на външни сили върху съда, а обобщената сила за винтовите съдове се определя от аритметичната сума на три компонента
Е" = Е б + Е" T + Е" Ж
където F B е силата на въздействието на вятъра върху повърхността на съда;
F" T - сила на тока, действаща върху подводната част на плавателния съд;
F" Г - текущата сила, действаща върху неподвижни витла.
Силата на въздействието на вятъра върху надводната част на кораба F B зависи от скоростта и посоката на вятъра, формата на надводната част на корпуса, размера и разположението на надстройките. Изчислената стойност на силата на вятъра може да се определи по формулата N
Е б= К нР V С н
където Kn = 0,5? 0,8 - коефициент на обтичане около повърхността на корпуса
р в = сV 2 / 2 - налягане на вятъра, Pa;
с = 1,29 - плътност на въздуха, kg/m3;
V - скорост на вятъра, m/s
Р V =1,29*10 2 /2=64.5Pa
Площ на проекцията на повърхностната част на кораба върху средната част на кораба, m2:
B - ширина на съда, m;
H - височина на страната, m;
T - газене, m;
b, h - съответно ширина и височина на надстройките на кораба, m.
С н=11,6*(3,5-2,5)+11*2,5+10,5*5 =91,6 м 2
Е б=0,5*64,5*91,6=2954,1 н
Съпротивлението на тялото, причинено от потока, се взема предвид само от съпротивлението на триене, тъй като всички други видове съпротивление (вълна, вихър) практически липсват поради ниската скорост на потока, N
където K T = 1,4 - коефициент на триене;
S cm = L (d B + 1,7 T)
Площ на намокрената повърхност на съда, m2
Тук d = 0,75? 0,85 - коефициент на пълнота на изместване;
L, B, T - основни размери на съда, m;
С см=78*(0,8 4 *11,6+1,7*2,5)= 1055.34 м 2
V T - скорост на водния поток, m/s (1,38 m/s)
Е" T=1,4*1055,34*1,38 1,83 =2663,7 н
където Z Г е броят на витлата;
C G = 200? 300 - параметър, който се увеличава с увеличаване на съотношението на диска на витлото, kg/m 3 ;
D B - външен диаметър на витлото (дюза), m.
Е" Ж=2*200*1,5 2 *1,38 2 = 1713 , 96 н
Е"=2954,1+2663,7+1713,96=7331,96 н
Състояние на котвената верига при разкотвяне на плавателния съд
Когато корабът се изтегли до мястото, където е положена котвата, състоянието на котвената верига се променя, което води до промяна в натоварването на електрическото задвижване. За да се улесни анализът на работата на анкерния механизъм и оценката на силите върху лоста, разглежданият процес е условно разделен на четири етапа.
Етап I - избор на верига, лежаща на земята.
Когато котвеният механизъм е включен, корабът започва да се ускорява до постоянна скорост, равна на скоростта на извличане на веригата, и се изтегля до мястото, където е положена котвата. Силата на външното въздействие се увеличава поради увеличаване на относителната скорост на потока и се определя от уравнението N
Е = Е б + Е T + Е Ж
Тук, за да се изчисли съпротивителната сила на корпуса и силата на потока върху витлата, относителната текуща скорост се определя от аритметичната сума на текущата скорост V T и абсолютната скорост на теглене V P. Скоростта на теглене на съда е в рамките на 0,1? 0,3 m/s.
V ? =1,38+0,3=1,68m/s
Уравнения (1) и (2) ще приемат формата
Е T=1,4*1055,34*1,68 1,83 =3818 н
Е Ж=2*200*1,5 2 *1,68 2 =2540,16 н
Е=2954,1+3818+2540,16= 9312,26 н
Дължината на провисналата част на веригата се увеличава и се установява равновесие на хоризонталните сили на опората.
Задържащата сила на котвата се увеличава и става равна на обобщената сила на външните въздействия в нови условия.
T 0 = F=9312.26 N
От тук, въз основа на уравнението, се определя дължината на увисналата част на веригата L 2, m
където: b - височина над водата, m.
m c - линейна плътност на веригата, kg/m: при липса на референтни данни може да се определи по емпиричната формула m c = 0,0215 d 2, където d е калибър на веригата, mm.
Дължина на веригата, легнала на земята L 1, m
Л 1 = Л - Л 2
Л 1 = 200-142,2=57,8 м
където L е дължината на гравираната котвена верига, обикновено при изчисленията се приема, че е равна на общата дължина на дясната котвена верига, м. L=2,5h
Дължината на избраната част от веригата на етап L I = L 1.
При постоянна скорост на плавателния съд теглителната сила върху зъбното колело на веригата е постоянна, N
T z1=1,3*0,87*9,81*13,4 * =24352,9 н
където f клас = 1,28? 1,35 - коефициент на загуба на триене от накрайника до зъбното колело на веригата.
II етап - изправяне на увисналата част на веригата.
След повдигане на последното звено на веригата, лежащо на земята, котвената верига се скъсява и затяга.
Л II = Л 2 - ч
Л II= 142,2 -80= 62,2 м
Силите на опън и ъглите на тяхното прилагане непрекъснато се променят, силите върху накрайника и зъбното колело на веригата се увеличават. Идва момент, когато котвата се откъсва, отбелязвайки края на втория етап. Стойността на силата на скъсване зависи от естеството на сцеплението на котвата със земята и в конкретни случаи е трудно да се определи. Въз основа на статистически изследвания Руският речен регистър ни позволява да считаме силата на детонация на котвата на Хол за равна на нейното двойно тегло. Като се вземе предвид горното, силата върху зъбното колело на веригата в момента на отделяне се определя от уравнението N
T z2=1,3* = 32756 н
където m i е масата на котвата, kg.
Етап III - отделяне на котвата от земята.
Това е най-стресиращият етап. Започва след вдигане на котвата от земята. Електрическото задвижване работи със скорост, съответстваща на натоварването при скъсване. Котвата се влачи по земята към кораба.
Като се вземе предвид известната несигурност на силата на откъсване, границата между етапи II и III е произволна. При неблагоприятни случаи на блокиране на котва в груба скалиста почва, силата върху зъбното колело може значително да надвиши проектната стойност на откъсване. Електрическото задвижване постепенно се забавя. Откачането на котвата възниква поради кинетичната енергия на кораб, преминаващ с определена скорост над мястото на закотвяне. При изчисляване и конструиране на зависимостта T z = f(L) се счита, че силата върху зъбното колело при плъзгане на котвата по земята е равна на силата T z II, а дължината на веригата не се променя по време на етапа III.
IV етап - вдигане на свободно висяща котва.
Започва от момента, в който откъсната от земята котва виси на верига. Теглителната сила на зъбното колело на веригата рязко намалява, N
T z3=1,3*0,87*9,81*(570 + 13,4 *80)= 18218н
Котвата е вдигната. Работата на електрическото задвижване тук не е свързана с движението на плавателния съд. Теглителната сила намалява равномерно с издигането на котвата. Когато котвата напусне водата, четвъртият етап завършва.
Теглителна сила върху верижното зъбно колело, N
T z4=1,3*9,81* 570 = 7269,2 н
Дължина на избраната верига на етапа, m
Л IV = ч=80 м
След това котвата се изтегля в люка с ниска скорост. Леката и краткотрайна работа на електрическото задвижване в тази област по правило не се взема предвид при енергийните изчисления. Графичното представяне на реалните сили върху верижното зъбно колело при издърпване на котвената верига е трудно поради появата на трептения на веригата при стартиране на електродвигателя и кораба, който се приближава до котвата, несигурни и произволни стойности на въртящия момент при влачене и повдигане котвата от земята.
В практиката за изчисляване на електрическо задвижване на котва е обичайно да се използва опростена зависимост на силите върху зъбното колело от дължината на котвената верига. За опростена графична конструкция се приема следното:
· силата на първия етап е постоянна и равна на силата върху зъбното колело на веригата при равномерно движение на плавателния съд към котвата;
· силата на втория етап се променя линейно и завършва със силата върху зъбното колело на веригата, когато котвата се повдигне от земята;
· дължината на веригата не се променя през третия етап, т.е. отделянето на котвата става моментално и няма провлачване на котвата;
· общата дължина на дясната котвена верига се приема като изчислена стойност на дължината на котвената верига.
Опростена диаграма на силата върху зъбното колело на котвеното устройство при изваждане на съда от котвата.
В допълнение към разглеждания режим на разблокиране, Правилата предвиждат едновременно повдигане на две котви с електрическо задвижване от половината от дълбочината на закрепването.
Печалба на зъбното колело на анкерното устройство в началото на режима
T 5 =1,3*087*9,81*(2* 570 + 13,4 *200)= 42383,3 н
в края на режима
T 6 =2*1,3*9,81* 570 = 14538,4 н
При изчисляване на електрическото задвижване в този режим на работа дълбочината на закрепване се приема равна на дължината на дясната котвена верига.
Диаграма на силите върху верижно зъбно колело при едновременно повдигане на две котви.
Когато се чертае зависимостта на силите върху верижното зъбно колело от дължината на гравираната верига, е необходимо да се помни, че две котви се повдигат едновременно и че дължината на веригата на всяка от тях е равна на половината от дължината на верига на дясната котва.
Диаграми на натоварване на анкерни електрически задвижвания
Характеристиките на състоянието на котвената верига по време на процеса на откачване на кораба са основните междинни параметри, които позволяват изграждането на диаграми на натоварване на електрическото задвижване. Обикновено се използват опростени графични диаграми на силите върху зъбното колело на веригата като функция от дължината на котвената верига (фиг. 5.3, 5.4).
Моментът върху зъбното колело се определя от произведението на силата върху зъбното колело и неговия радиус
М sv1= = 4140 Н*м
М zv2= = 5568,52 Н*м
М zv3= = 3097 Н*м
М zv4= = 1235,7 Н*м
М zv5= = 7205,1 Н*м
М zv6= = 2471,5 Н*м
където T z i е текущата стойност на силата на опън върху зъбното колело, N;
D з - диаметър на зъбното колело на веригата, m: диаметърът на зъбното колело с пет челюсти, най-често използван на котвени устройства на речни кораби, може да се определи по формулата
д ч = 13,7 д=13,7*0,02 5=0, 34 м
където d е габаритът на веригата, mm.
Въртящият момент на вала на електродвигателя се определя от известното от механиката уравнение
М 1 = = 34,7 Н*м
М 2 = = 46,7 Н*м
М 3 = = 26 Н*м
М 4 = = 10,3 Н*м
М 5 = = 60,5 Н*м
М 6 = = 20,7 Н*м
където i е предавателното отношение;
z mech - механична ефективност на трансмисията.
За предварителна оценка на предавателното отношение се задават скоростта, с която се изтегля арматурната верига и скоростта на въртене на електродвигателя.
аз= = 142
където n" nom = 670 × 1400 - приблизителна стойност на номиналната скорост на електродвигателя, об / мин;
V е скоростта на изтегляне на котвената верига, m/s: според изискванията на Руския речен регистър тя трябва да бъде повече от 0,12 m/s и за практически изчисления се приема в рамките на (0,14 × 0,17) m /с.
Получената стойност на предавателното отношение е изяснена в справочника.
аз= 170
Механичната ефективност на механизмите за закрепване на котва обикновено е в рамките на s mech = 0,7? 0,75.
С помощта на тези уравнения се получават граничните стойности на моментите на вала на двигателя по време на процеса на откачване на кораба.
При конструиране на диаграми на натоварване (за анкерни механизми това е зависимостта на момента на вала на задвижващия електродвигател от дължината на арматурната верига), изчислените стойности на моментите се нанасят по ординатната ос, а дължината на котвената верига, избрана на всеки етап, се нанася по абсцисната ос.
Диаграма на натоварването на електрическото задвижване на котвата при откачване на кораб.
Диаграма на натоварване на електрическо задвижване на котва при едновременно вдигане на две котви.
Определяне на мощността на двигателя
акостиране на котва с електрическо задвижване
Предварително изчисляване на мощността и избор на електроди
В практиката за определяне на мощността на изпълнителните двигатели на механизмите за котва и котва, изчислената стойност на номиналния въртящ момент се установява от най-високия момент M 2 от диаграмата на натоварване.
При стартиране на двигателя коефициентите на статично триене на отделните двойки на трансмисионния механизъм се увеличават. Освен това е необходим известен резерв за създаване на активен въртящ момент за овърклок на системата. Според опита на завода Dynamo общият необходим излишък на началния въртящ момент се оценява на 50%: = 1,5* 46,7 = 70 Н*м
Тогава, като се вземат предвид изискванията на Руския речен регистър, изчислената стойност на номиналния момент може да се определи с израза
където l m = 2? 2.5 - капацитет на претоварване на двигателя;
K u = 0,9 - коефициент на безопасност при спад на напрежението;
K m = 0,9 - коефициент на безопасност при механично износване.
Очаквана стойност на мощността на използвания електродвигател, kW
където n" nom е изчислената стойност на номиналната скорост на въртене; беше взето при определяне на предавателното отношение.
Двигателят се избира от каталози на специални серии, произвеждани от индустрията за котвено-швартови механизми, като MAP и DPM, в зависимост от вида на тока и стойността на номиналното напрежение на корабната мрежа. В този случай трябва да е изпълнено условието, където P nom30 е номиналната мощност на избрания електродвигател в тридесетминутен режим на работа.
Номиналната скорост на избрания електродвигател n nom трябва да бъде приблизително равна на изчислената стойност на номиналната скорост
Тип двигател - MAP421-4/8
Мощност - 7 kW
Режим на работа: 30 минути на основна скорост
Скорост на въртене - 1400 об/мин
Напрежение - 380 V
Номинален ток на статора -18,3 A
Стартов ток - 95 A
Максимален въртящ момент - 145 N*m cos 9 - 0,84
Опитът в изчисляването и конструирането на механичните характеристики на тези двигатели показва, че най-точният резултат в областта на работните приплъзвания се дава от опростената формула на Клос.
където M k = M max = 145 - критичен или максимален въртящ момент на двигателя, N m;
0,06 - номинално приплъзване;
1500 - честота на въртене на полето на статора, rpm;
3 пъти максималния въртящ момент;
47,7 N*m - номинален въртящ момент, Nm;
Критично приплъзване.
н Да се= н 0 *(1- С к)=1500*(1-0,34)=990- скорост на въртене при критично приплъзване
Механични характеристики на асинхронен двигател.
Проверка на избрания електрод двигател за анкерни механизми
Топлинен тест
Проверката за нагряване на електродвигателите на анкерния механизъм се извършва при работа на задвижването в два режима: стрелба от котвата при паркиране на проектната дълбочина и повдигане на една котва; едновременно повдигане на две котви от половината дълбочина на закрепването. И двата режима се осъществяват, когато DC двигателите работят на естествена характеристика, докато асинхронните двигатели работят на основните намотки.
Стрелба от котва при закотвяне на изчислената дълбочина.
Въз основа на стойностите на моментите M 1, M 2, M 3, M 4, съответните стойности на скоростта на въртене n 1, n 2, n 3, n 4 и тока I 1, I 2, I 3, I 4 са определени.
н 1 = 87 0 об/мин
н 2 = 850 об/мин
н 3 = 900 об/мин
н 4 = 930 об/мин
k== = 0,32 ;
аз А 1 = М 1 *k=34,7 * 0,32 = 11,1 А
аз А 2 = М 2 *k=46,7 *0,32= 14,9 А
аз А 3 = М 3 *k=26*0.32=8.32A
аз А 4 = М 4 *k=10,3*0,32=3,2 А
аз Р= аз н* грях? =18,3* грях33=9, 9А
аз 1 = = = 14, 8А
аз 2 = = =17, 8 А
аз 3 = = =12, 9 А
аз 4 = = = 10,4 А
Изчислява се времето за избор на веригата на отделните етапи.
На първия етап, с постоянен въртящ момент M 1, скоростта на въртене n 1 е постоянна и времето за работа, min
T 1 = = 8,8 мин
На втория етап въртящият момент нараства линейно от стойността M 1 до M 2, а скоростта на въртене намалява от n 1 до n 2. Средна скорост на въртене, об/мин
н 12 = =860 об/мин
Време на работа на електродвигателя на втора степен, мин
T 2 = = 9,3 мин
Времето, когато котвата се повдига от земята, и естеството на промяната на въртящия момент е доста трудно да се определи: двигателят може практически да спре. Следователно, при изчисляване на отоплението на двигателите на механизмите за котва и котва, стойностите на въртящия момент и тока на 3-ти етап се приемат равни на началните стойности, а времето на етапа е 0,5 минути. На четвъртия етап въртящият момент се променя от стойността M 3 до M 4, скоростта на въртене се увеличава от n 3 до n 4.
Средна скорост на въртене, об/мин.
н 34 = 915 об/мин
време на работа на електродвигателя, мин
T 4 = =11 мин
Общо време на работа на електродвигателя при стрелба от котва, мин.
T= 8,8 + 9,3 +0,5+ 11 = 29,6 мин
Диаграма I = f(t), когато плавателният съд не е закотвен.
Еквивалентен ток на двигателя по време на операция по отстраняване на кораба от котвата, A
За речните кораби времето за снимане от котва не надвишава 15 - 20 минути. Съгласно изискванията на индустрията, електрическото задвижване трябва да осигури две последователни повдигания на котвата от изчислената дълбочина на закрепване, докато закотвянето под ток за 30 s се взема предвид само веднъж. Еквивалентен ток на двигателя за последователно двойно издърпване от арматурата, A
Мощността на двигателя за механизмите за котва и закрепване на котва се избира в съответствие с 30-минутния режим на работа, така че еквивалентният ток трябва да се доведе до 30-минутен режим, ако времето на работа по време на последователно двойно изстрелване от котвата е повече или по-малко от 30 минути.
T екв=2*8,8+2*9,3+0,5+2*11= 58.7мин
аз екв 30 =16,6* =18,1
Двигателят се тества за нагряване при работа за откачване на плавателен съд, ако условието е изпълнено
Повдигане на две котви от половината изчислена дълбочина на закрепване.
Стойностите на моментите M 5 и M 6 (фиг. 5.6) определят съответните стойности на скоростта на въртене n 5 и n 6 и стойностите на токовете I 5 и I 6.
н 5 =780 об/мин
н 6 =910 об/мин
аз А 5 = М 5 *k=60.5*0.32=19.3A
аз А 6 = М 6 *k=20.7*0.32=6.6A
аз 5 = = =21,6 А
аз 6 = = = 11,8 А
н 34 = 845 об/мин
време на работа в режим на едновременно повдигане на две котви, мин.
T 56 = = 15,6 мин
Диаграма I = f(t 5) при едновременно вдигане на две котви.
Еквивалентен ток за едновременно повдигане на две котви, A
Електрическият мотор преминава теста за нагряване, ако условието е изпълнено
аз nom30=16,9* = 12,1 А
където I nom е номиналният ток на електродвигателя в 30-минутен режим на работа, A
Scheмоторно управление ма
Избираме верига от кулачкови контролери с тиристорни превключватели за управление на двускоростен електродвигател:
Работа на веригата:
Когато ръчното колело на контролера се премести в работна позиция (1, 2 или 3), реверсивните контакти Q3, Q4 или Q5, Q6 (в позиция 1) и контактите Q9, Q10 или Q11, Q12 (в позиция 2 или 3) са затворен без ток. Междинните позиции P не са фиксирани.
Електрическият двигател се включва от тиристорни ключове TK само след затваряне на контактите S1 и S2. Когато маховикът на контролера се премести в нулева позиция, напротив, първо се отварят контактите S1 и S2, в резултат на което тиристорите на TK блока се затварят. Скоростните контакти Q9, Q10, както и реверсивните контакти на контролера се отварят дори когато няма ток във веригата. Състоянието на тиристорите на силовия блок се контролира от KV релето (блок K), чиито контакти са включени в управляващите вериги на тиристорния спирачен ключ YB. Силовият тиристорен блок TK, спирачният блок TK, както и блоковете за управление K и защита от пренапрежение ZP са разположени в отделен контролен шкаф.
Блокът ZP е предназначен да предпазва тиристорите на захранващия блок и спирачния блок от краткотрайни, но значителни пренапрежения, които могат да възникнат в мрежата, захранваща това задвижване. Принципът на действие на защитата се основава на факта, че кондензаторът, свързан на изхода на токоизправителния мост, осигурява ниско съпротивление за импулси на променлив ток.
Избор на устройства за управление.
Изберете: 1) тиристорен ключ серия TK-0.4-150:
Номинално напрежение - 380V
Пусков ток - 150А
2) Автоматичен прекъсвач серия BA 57-31
Номинален ток - 25А
3) Термично реле марка RTL-1022 18-25A
Литература
1. Шмаков М.Г. Климов А.С. Котвени и акостиращи устройства. - Л.: Корабостроене, 1964. - 415 с.
2. Чиняев И.А. Корабни спомагателни механизми. - М.: Транспорт, 1989. - 294 с.
3. Корабни електроинсталации и тяхната автоматизация. /К.Т. Витюк, П.И. Гриценко, П.К. Коробов, В.В. Тихонов / 2-ро изд. - М.: Транспорт, 1986. - 448 с.
4. Бабаев А.М. Ягодкин В.Я. Автоматизирани корабни задвижвания. - М.: Транспорт, 1986. - 448 с.
5. Головин Ю.К. Морски електрически задвижвания. - М.: Транспорт, 1991. - 327 с.
6. Руски речен регистър. Правила (в 3 тома). T.1.- M: Морска инженерна служба, 1995. - 329 с.
7. Руски речен регистър. Правила (в 3 тома). T.2.- M: Морска инженерна служба, 1995. - 432 с.
8. Syromyatnikov I.A. Режими на работа на асинхронни и синхронни електродвигатели. - М.: Госенергоиздат, 1963. - 528 с.
9. Яуре А.Г. Покрас И.И. Бели В.А. Електрически задвижвания на палубни механизми. - Л.: Корабостроене, 1967. - 314 с.
10. Чиликин М.Г. Sandler A.S. Общ курс на електрическо задвижване. - М.: Енергоиздат, 1981 - 576 с.
11. Морски електрозадвижвания. Справочник / А.П. Богословски, Е.М. Певзнер, И.Р. Freidzon, A.G. Яуре/. Т1 - Л.: Корабостроене, 1983. - 352 с.
12. Морски електрозадвижвания. Справочник / А.П. Богословски, Е.М. Певзнер, И.Р. Freidzon, A.G. Яуре/. Т2 - Л.: Корабостроене 1983. - 384 с.
13. Справочник по морска електротехника /Китаенко Г.И./. (в 3 тома) том 1 - Л.: Корабостроене, 1980. - 528 с.
Подобни документи
Определяне на водоизместимостта на проектирания буксир; неговите основни размери, коефициенти на изместване, структурна водолиния и миделна рамка. Уточняване на проектната стойност. Проверка на съответствието с изискванията на речния регистър.
тест, добавен на 15.09.2012 г
Плавателни съдове, които използват система за надлъжно такелаж. Оценка на плаваемостта на кораба и характеристиките на стандартизацията на това качество. Регулиране на товарните линии. Целта на анкерното устройство, неговите компоненти и местоположение. Двигатели на високоскоростни плавателни съдове.
тест, добавен на 17.05.2013 г
Възможност за преобръщане на съда. Проектна ситуация "Критерий за времето" в изискванията на Руския морски регистър на корабоплаването. Определяне на момента на преобръщане и вероятността за оцеляване на кораба. Изисквания за кацане и устойчивост на аварирал кораб.
презентация, добавена на 16.04.2011 г
Определяне на дължината на котвената верига, необходима за задържане на кораба на котва и силата на нейното най-голямо опъване при носа; радиуса на окръжността, която ще опише фуражът; сили на вятъра и течението, действащи върху кораба за насипни товари. Сумата от външните сили, действащи върху кораба.
лабораторна работа, добавена на 19.03.2015 г
Подготовка на съда за приемни тестове. Швартови тестове, проверка на качеството на конструкцията на кораба, монтаж и настройка на оборудването. Морски изпитания и доставка на кораба. Проверка на основни и спомагателни механизми и устройства. Контролен изход на плавателния съд.
резюме, добавено на 09.07.2009 г
Изчисляване на продължителността на пътуването на кораба. Корабни припаси за пътуването: гориво, смазочно масло, прясна вода и храна за нуждите на екипажа. Разположение на инвентара. Таблица с капацитет на товарния резервоар. Построяване на статични и динамични диаграми на устойчивост.
курсова работа, добавена на 31.10.2012 г
Определяне на инерционните характеристики на съда. Избор на своя курс и скорост в бурни условия. Изчисляване на ледовата проходимост на кораба при движение в леден канал. Построяване на статични и динамични диаграми на устойчивост. Определяне на теглото на палубния товар.
курсова работа, добавена на 05.01.2015 г
Действията на капитана при закотвяне на кораба. Приближаване до мястото за закотвяне и маневриране при пускане на котвата при наличие на вятър и течение. Маневриране при обръщане на кораб в тясна зона. Теглене на кораби по кея. Акостиране на друга койка.
резюме, добавено на 10/02/2008
Обща характеристика на прототипа на съда, неговите спомагателни механизми, системи и устройства. Избор на рулеви, котвено-швартови, спасителни, буксирни устройства. Оборудване и механизми на общокорабни и специални системи. Изчисляване на котвена лебедка.
курсова работа, добавена на 19.04.2013 г
Схема на корабоплаване при минусови температури. Оценка на опасностите и възможните извънредни ситуации за честота на възникване и тежест на последствията. Мерки за отговор, насочени към тяхното премахване. Определяне нивото на риск на морските операции.
Котвено-швартовите механизми се разделят на две основни групи:
1) котвено-швартови и котвени капстани, имащи вертикално положение на товарния вал и едно зъбно колело;
2) брашпили с хоризонтален товарен вал и две зъбни колела.
Котвено-швартовите шпилове се разделят на:
1) според скоростта на изтегляне на котвената верига - при нормална и при повишена скорост;
2) според конструктивните характеристики - на еднопалубни (верижното зъбно колело, механизмът и двигателят са разположени на една палуба) и двупалубни (верижното зъбно колело и швартовият барабан са разположени на едната палуба, механизмът и двигателят - на другата); двупалубните котвено-швартови кабстани могат да бъдат единични (с индивидуално задвижване) и свързани, свързани с обща скоростна кутия.
Котвените шпилове обикновено се правят свързани. Калибърът на техните вериги е по-висок от 72 мм.
Въз основа на скоростта и дизайна брашпилите се разделят на нормални и леки. Първите се използват на военни кораби, а вторите - на кораби на речния и езерния флот, където се използват къси вериги.
2.3.1. Цел и характеристики на работата
Котвено-швартовото устройство е едно от най-важните корабни устройства, което осигурява безопасната експлоатация на плавателния съд. Устройствата за лебедка и лебедка са предназначени за извличане и спускане на котви и за извършване на акостиране и други операции. Работата на всяко електрическо задвижване на капстан и лебедка се определя от големината на теглителната сила, скоростта на извличане на котвената верига или кабела за акостиране и продължителността на периода на работа.
Следните основни операции се извършват с помощта на механизми за закрепване на котва:
– откат на котвата (чрез електрозадвижване, свободно декапиране и свободно декапиране със спиране със зъбно колело);
– закрепване към спирачката на верижното зъбно колело;
– стрелба от котва – издърпване на кораба до котва, скъсване и вдигане на котвата, издърпване на котвата в люка;
– едновременно повдигане на две котви (само за брашпили) от половината от изчислената дълбочина на закотвяне при неедновременното им повдигане от земята;
– осигуряване на акостиране на плавателния съд при сила на вятъра от 5 бала.
Характеристики на електрическите задвижвания на котвени и швартови механизми са:
– краткотраен режим на работа (20–40 мин.); стандартната продължителност на един цикъл се приема за 30 минути;
– широка промяна на натоварването на вала на електродвигателя (30–200% от номинала);
– възможност за паркиране на двигателя под ток (0,5–1,0 мин.);
– чести стартирания на електродвигателя (до 120 стартирания и спирания в рамките на час) и възможни реверси;
– общата продължителност на задействане на двигателя на швартовия механизъм на ден е 40–50 минути;
– необходимостта от саморегулиране на скоростта на въртене на електродвигателя при промяна на съпротивителния момент на неговия вал.
2.3.2. Изисквания за електрически задвижвания на котвени и швартови механизми
Следните изисквания се отнасят за електрически задвижвания на механизми за котва и акостиране:
– възможността за използването им при определени метеорологични и морски условия;
– надеждност и безпроблемна работа, особено при колебания в параметрите на захранващата мрежа, установени от съответните правила и разпоредби;
– възможност за стартиране при пълно натоварване;
– поддържане на необходимата теглителна сила при ниски скорости на прибиране на веригата или кабела до пълно спиране;
– пропорционалност на максималната теглителна сила, развивана от електродвигателя на задвижващия механизъм, със силата на веригата или кабела;
– получаване на нормализирани скорости на повдигане на котвата след повдигане от земята, издърпване на котвата и прибиране на котвата в люка;
– възможност за задържане на котвата окачена в случай на загуба на мощност;
– осигуряване на безопасно спускане на котвата на зададена дълбочина;
– малко тегло, размери и цена на монтажа;
– удобство и лекота на управление и поддръжка.
Всички механизми за котва и акостиране обикновено се произвеждат с морско електрическо оборудване с променлив ток 380 и 220 V с честота 50 Hz и постоянен ток 220 V.
Електрическите двигатели, командните контролери, кулачковите контролери и други елементи на електрическото оборудване, монтирани на палубата, трябва да бъдат водоустойчиви; Магнитните контролери, инсталирани на закрито, трябва да са устойчиви на пръски.
Механизмите за закрепване на котвата трябва да позволяват оборудването им с устройства за дистанционно (от моста) освобождаване на котвата. Те трябва да бъдат оборудвани и с измервателни уреди за дължината на гравираната котвена верига, позволяващи монтирането на дистанционни повторители.
Котвено-швартовите механизми са оборудвани с автоматична спирачка на вала на електродвигателя с устройство за ръчно освобождаване на спирачката. Спирачката е предназначена да предпазва механизма от завъртане, когато към веригата на зъбното колело (свързано към задвижването) се прилага статична сила отвън, чиято стойност е най-малко 1,3–2,0 от номиналната. За акостиране на кабистан тази сила е 1,5 пъти по-голяма от номиналното теглене на кнехта на шпилета.
Важни елементи на котвеното устройство са котвените механизми, предназначени за повдигане и освобождаване на котви и задържане на котвената верига, когато корабът е закотвен.
Тъй като тези механизми се използват и за изваждане на швартови въжета, те често се наричат механизми за акостиране на котва.
Те включват машини с хоризонтален верижен барабан - брашпил и котвено-швартови лебедки и с вертикален - капстани. Задвижват се с парни, електрически или електрохидравлични задвижвания. На корабите на транспортния флот най-широко се използват анкерни механизми с електрически задвижвания.
Електрическа лебедкапоказано на фиг. 33. Въртенето на електродвигателя 1 през скоростната кутия 2 и системата на зъбното колело 3 се предава на главния вал 4, поставен в лагери на рамката.
Два верижни барабана са свободно монтирани на главния вал - зъбни колела 5, които имат вдлъбнатини за захващане на котвената верига. Зъбните колела са свързани към вала с помощта на гърбични или фрикционни съединители.
Всяко зъбно колело има лентов ограничител (фиг. 34). Неговата стоманена лента 1 покрива почти цялата обиколка на спирачния диск 2, твърдо свързан със зъбното колело. Чрез завъртане на дръжката на винтовото задвижване 3 по посока на часовниковата стрелка, краищата на стоманената лента се издърпват заедно и надеждно затяга диска на зъбното колело, предотвратявайки въртенето му върху вала, когато съединителите са изключени. За избор на въжета за акостиране има спомагателни барабани за акостиране в краищата на главния или спомагателния вал.
На кораби с луковичен лък, вместо конвенционална лебедка, често се монтират отделни лебедки за закрепване на котва в областта на котвите. Тези лебедки, подобно на брашпила на съвременните кораби, се управляват дистанционно от рулевата рубка.
Котвено-швартови кабилен(Фиг. 35) с електрическо задвижване е фундаментално различен от брашпила само по това, че има вертикално разположен основен вал и един верижен барабан (зъбно колело), т.е. предназначен е да освобождава и повдига една котва.
На главния вал над зъбното колело има закрепващ барабан. Зъбното колело е свързано към вала с помощта на съединител и има лентов ограничител.
Кабестанът обикновено се монтира на задната палубав близост до кърмата, а електрическото задвижване е под палубата, което повишава надеждността на електродвигателя, особено при ниски температури на въздуха, и създава по-добри условия за акостиране.
