Книги, научные публикации
Pages: | 1 | 2 | МНСТЕРСТВО ОСВТИ НАУКИ УКРАпНИ Укранський державний морський технчний унверситет мен адмрала Макарова А. Я. Казарзов А. Ф. Галь С. М. Пишнв ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ ...
-- [ Страница 2 ] --Для рушйно-рульового комплексу часто використовують елект родвигуни з вбудованим редуктором, що забезпечу сприятливе сполучення ККД рушя швидкост обертання ротора електро двигуна.
Тип виконання електродвигуна - герметичний чи заглибний - визначаться глибиною занурення апарата. Герметичне виконання ма так переваги: можливсть використання стандартних двигунв промислового призначення забезпечення нормальних умов хньо роботи. Однак з зростанням глибини швидке збльшення масо габаритних показникв мцного корпусу електродвигуна прогре суюч втрати через тертя в ущльнювальних елементах до 30...50 % зводять на "н" зазначен переваги. На практиц електродвигуни в герметичному виконанн використовуються на глибинах до 250...300 м.
Бльш глибоководн конструкц електродвигунв у бльшост випад кв виконують заглибними.
Процеси, що вдбуваються усередин двигуна пд час роботи у заглибному стан, стотно вдрзняються вд умов роботи в повт ряному середовищ. Насамперед це вдноситься до появи додатко вих гдродинамчних утрат при обертанн якоря у в'язкому делект А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв рику, порвнянних з магнтними втратами в стал якоря електро двигуна.
Основн втрати потужност в заглибному електропривод в загальному вигляд визначаються залежнстю [46, 56] Pe = f[n3D4lSщ (q)]Вт, де п - число обертв електродвигуна, сЦ1;
v - кнематична в'язксть робочо рдини, м2/с;
D, l - даметр довжина ротора, м;
Sщ - площа щток, м2;
- зазор мж статором ротором, м;
q - чистота обробки ротора, м;
f - емпричний коефцнт( f = 1,12Е1,18).
ККД двигуна значно знижуться з зростанням частоти обер тання збльшенням в'язкост робочо рдини. навпаки, зменшення даметра ротора, в'язкост рдини чистоти обробки ротора збль шують ККД машини.
До позитивних моментв, пов'язаних з використанням заглиб ного електропривода, варто вднести полпшення теплового режиму двигуна через нтенсивну циркуляцю рдини делектрика всередин капсули, що дозволя збльшити його питом навантаження. Таким чином, спецально створюван для пдводно технки двигуни в порвнянн з традицйним виконанням для одержання максималь ного ККД повинн мати збльшене вдношення довжини ротора до даметра, знижене число обертв (не бльше 50 сЦ1) мнмальне число виступаючих частин на обертових деталях для зниження гдродина мчних утрат.
Для запобгання утруднень, пов'язаних з використанням колек торних машин постйного струму в заглибному виконанн, останнми роками стали застосовувати безколекторн двигуни з напвпровд никовими системами керування.
Роль колектора викону транзисторний комутатор. Положення ротора вдслдковуться датчиками, заснованими на ефект Холла або оптронах. У США розроблена серя подбних електродвигунв з 12 найменувань з рухомим ротором-ндуктором, напругою 120 В потужнстю вд 0,38 до 8,25 кВт при частот обертання 25...100 сЦ [46, 56]. Близькими за конструкцю синхронн двигуни сер ДБМ.
Вибр напруги живлення електродвигунв визначаться конструк тивними особливостями ПА й умовами його експлуатац.
Для автономних ненаселених ПА з двигунами постйного струму ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ мало потужност найчастше використовують напругу 24...28 В, рд ше - до 120 В. На автономних населених ПА робоча напруга стано вить вд 120 до 240 В.
Для прив'язних апаратв з подачею енерг по кабелю робоча напруга вища становить 220...600 В, а в окремих випадках - до 3000 В.
Часто користуються нверторами для перетворення змнного струму в постйний навпаки.
- напвпровдников мпульсн регулятори працюють за прин ципом частотно-мпульсно модуляц (ЧМ) вдрзняються вдсут нстю рухомих частин надйнстю.
Характеристики деяких електродвигунв постйного змнного струму наведен в табл. 2.17 за даними [8, 55, 56].
Таблиця Основн характеристики електродвигунв постйного змнного струму використовуваних на ненаселених ПА Рд Робоча Потужнсть Габаритн розмри, мм Марка елек стру- напруга, на валу, тродвигуна Маса, кг му В кВт об/хв МУ-100 Пост. 0,17 110 7200 1, Д-150 Пост. 0,15 110 9000 1, Д-300 ТФ Пост. 0,45 130 1800 2, Д 1100 Пост. 1,1 145 6000 3, Д 1500 Пост. 1,5 155 7200 4 ГСН-1500 Пост. 1,5 6200 4, ГСР- 3000 Пост. 3,0 6000 9 ГСР-6000 Пост. 6,0 310 4800 17 А Я Казарзов А Ф Галь С М Пишнв Продовж табл Робоча Потужнсть Габаритн розмри, мм Марка елек- Рд напруга, на валу, тродвигуна струму Маса, кг В кВт об/хв СТГ-12 Пост. 11,4 8000 ДБМ-130* Змн. 27... 0,13...0,2 100 700 1, (без системи керування) ДБМ-150* Змн. 27... 0,16...0,25 120 750 2, (без системи керування) ДБМ-180* Змн. 27... 0,2...0,34 130 800 3, (без системи керування ) МТ-8,5 Змн. 6...9 340 400 Гц 7400...8100 15 ЭТМ-100 Змн. 0,4...0,6 150 400 Гц 5300...5700 2, Примтка * снують модифкац двигунв сер ДБМ з форсованим режимом роботи, що становить 0,45, 0,8 1,2 кВт. Роторн статорн частини окремих машин можуть агрегатуватися, збльшуючи потужнсть на валу в 2, 3, 4 бльше разв.
.. Виконавч пристро зворотно поступального руху Виконавч пристро застосовуються для забезпечення зворотно поступального руху елементв систем ПА, технологчного устатку вання. Використовуються гдравлчн, електромеханчн й елект ричн приводи рзно потужност [47].
Гдравлчн приводи, що перетворюють енергю робочо рдини в поступальний рух робочого органа, називають гдроцилндрами (ГЦ) (рис. 2.47).
За конструкцю робочо камери виконавч пристро подляють на поршнев, плунжерн, телескопчн сильфонн. За умовами екс ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ плуатац розрзняють ГЦ низького, середнього високого тиску.
Для перших характерними тиск до 1,5 МПа швидкост перем щення штока до 0,3 м/с;
для ГЦ друго групи тиск становить 6,5...13,0 МПа швидксть перемщення штока 0,4...0,5 м/с;
для третьо - вдповдно 16...25 МПа 1,0...1,2 м/с. Ресурс ГЦ становить 3...5 тис. год. Як робочу рдину використовують мастила типу АМГ-10, МГИ-10А, ИГП-18.
Дренаж р А А А 1 2 А А б в г ааб в г д е ж Рис. 2.47. Схеми силових цилндрв поступального руху:
а - односторонньо д;
б, в - двосторонньо д;
г - з двома фксованими ходами;
д - плунжерного типу;
е - телескопчного типу;
ж - двокамерного типу (тандем - цилндр);
А - робоч камери;
1, 2 - штуцери живлення;
3 - поршень;
4 - цилндр;
5 - шток;
6 - ущльнювальн пристро Зусилля, що розвиваються гдроцилндрами, складають вд деклькох клограмв до деклькох тонн. Силов параметри ГЦ визначаються такими залежностями.
При максимальному ход Smax, см, швидкост руху штока Vшт, см/с, робочому тиску Рр, кН/см2, зусилля, що розвиваться ГЦ, становить R = Pp Fп ky кН, де Fп - корисна площа поршня в см2;
ky - коефцнт утрат, прийма ться ky = 0,90.
Необхдна витрата робочо рдини Q =Vш Fп см3/с, А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв а необхдний час перемщення поршня Smax п = c.
Vш Коефцнт утрат гдроцилндра включа в себе дв складов - вд механчних утрат на тертя ущльнювальних елементв м 0Е0, об'мний ККД об 0,92...0,98:
kп= y об.
Як електромеханчн пристро, що забезпечують нйне посту пальне перемщення робочого органа, використовують мотор редуктори типу ЭТМ-100 ЭТМ-150 з приводом постйного стру му. Поступальний рух забезпечуться за рахунок гвинтово пари.
Зусилля, що розвиваються пристроями, становлять 1,0...1,5 кН, на пруга живлення привода - 27 В, перемщення штока - 100...110 мм, швидксть перемщення - близько 0,02 м/с.
Електромеханчн пристро, розташован поза мцним корпусом ПА, необхдно капсулювати у герметичний мцний корпус.
У системах ПА, потребуючих значних нйних перемщень (бль ше 0,2 м) швидкостей (бльше 1,5 м/с), використовують спецалзо ван приводи на баз нйних електродвигунв, як виготовляються малими партями за замовленням. - приводи розвивають зусилля вд 3 до 7 кН при швидкост руху робочого органа до 25 м/с. Питом показники маси потужност, що припадають на 1 кН робочого зусилля (вдношення маси потужност до зусилля), становлять:
kp =1,7Е1,9 кг/кН;
kN = 0,8Е1,0 кВт/кН.
Конструктивно нйн електроприводи (ЛЕП) прагнуть роз мстити усередин мцного корпусу в безпосереднй близькост вд виконавчого пристрою.
Для здйснення зворотно-поступального руху найбльш широко в технц використовуються гдроцилндри (рис. 2.48). ККД гдро цилндра дорвню 0,85...0,99 [24, 47]. Чим вище тиск у гдроцилндр, тим вище ККД. Звичайно поршень гдроцилндра рухаться в обох напрямках з однаковою швидкстю. Для ходу вправо напрний трубо провд з'днуться з обома каналами, для ходу влво - лише з пра ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ вим, вий працю на злив. Вхдн канали робляться тльки зверху гдроцилндра.
3 Рис. 2.48. Гдроцилндр:
1, 4 - вхдний вихдний канали;
2 - поршень;
3 - корпус;
5 - шток Удару поршня об стнку гдроцилндра при великих швидкостях руху запобгають спецальн гальмвн пристро, сконструйован за принципом дроселювання (рис. 2.49). Дросел - це пристро, як спе цально створюють утрати напору. Вони подляються на регульо ван нерегульован.
Рис. 2.49. Гдроцилндр з гальмвним пристром:
1, 6 - вхдний вихдний канали;
2, 5 - дросел;
3 - поршень;
4 - корпус;
7 - шток А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв У технц поширен так зван дросел Ексцелло (дафраг мовий ексцентриковий) (рис. 2.50). У дафрагмовому дросел основну частку втрат складають утрати енерг на удар рдини (форма дроселя наближаться до отвору з гострою кромкою).
Регулювання дроселя здйсню ться змною вдкриття щлини шляхом опускання поршенька.
а б Рис. 2.50. Дафрагмовий (а) та ексцентриковий (б) дросел Ексцелло (вдкритий стан) с В ексцентриковому дросел найбльш стотними втрати енерг на тертя струмкв через вузькост каналу дроселюючого отвору (канал ма велику довжину при малому гдравлчному радус перерзу). Ре гулювання дроселя здйснються поворотом поршенька з ексцентрич ною виточкою (таким чином змнюються довжина форма дросе люючого каналу).
До нерегульованих дроселв вдносяться рзн дросельн щлини (наприклад, з косою прямою, напвкруглою прямою кромками т. п.). При протканн гдравлчно рдини пд великими перепа дами тискв через вузьк щлини може вдбуватися засмчення дро селв.
Для зменшення засмченост встановлюють ряд послдовно з'д наних дроселв. На рис. 2.51 показаний багатоступнчастий дросель, о ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ який застосовуться при недопустимост засм чення. Вн складаться з пакета дискв товщиною 1 мм, у яких просвердлено по одному отвору да метром 1 мм. Регулювання дроселя здйснються опусканням пакета.
Загальний вигляд габаритн розмри гдро цилндра просто конструкц (тиск до 106 атм) наведен на рис. 2.52 в табл. 2.18. Для фксац поршня в будь-якому бажаному положенн такий гдроцилндр ма бути оснащений гдравлчним замком (рис. 2.53).
Рис. 2.51. Багатоступнчастий регульований дросель хg+X 12,7 V W рр Н 2H Рис. 2.52. Гдроцилндр просто конструкц Рис. 2.53. Гдравлчний замок W T B R S B+6. А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв Таблиця 2.18. Габаритн розмри гдроцилндрв мм Типорозмр B H R S V W X 3 19,05 6,350 6,350 3,175 14,288 7,938 107, 4 25,40 9,525 9,525 6,350 19,050 15,875 119, 5 31,75 9,525 12,700 9,525 19,050 15,875 127, 6 38,10 12,700 19,050 12,70 28,575 19,050 141, 7 44,15 12,700 19,050 15,875 28,575 22,225 147, 8 50,80 19,050 22,225 19,05 33,338 25,400 186, 10 63,50 25,400 28,575 25,400 42,863 34,925 200, 12 76,20 25,400 31,750 31,750 47,625 41,275 223, Отвори 1 3 з'днан з живильними трубопроводами, а 2 4 - з порожнинами гдроцилндра. Подача робочо рдини в отвр 1 гд равлчного замка зсува праворуч поршень 5, що вдкрива для зливу клапан 7. Пдвищений тиск вдкрива клапан 6 з'дну мж собою отвори 2 1. Припинення подач робочо рдини скида тиск в отвр 2, поверта поршень 5 гдравлчного замка в середн положення, за крива клапани 6 7 та фксу положення поршня гдроцилндра.
Клапани 8 9 запобжними.
При необхдност фксац поршня гдроцилндра в крайнх поло женнях застосовують кульков замки (рис. 2.54). У крайньому вому положенн кулька 1 запира поршень гдроцилндра. Для переведення поршня гдроцилндра в крайн праве положення робоча рдина 1 Рис. 2.54. Гдроцилндр з кульковими замками ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ податься в отвр 2 (зливаючись через отвр 13), вджима клапан 3 влво звльня кульку 1. Перемщення поршня гдроцилндра вправо зрушу сигналзатор 6, опуска кульку 4, вмика електричний контакт 5 за свчу лампочку на щит керування. У крайньому вому положенн сигналзатор 7, перемщуючись вправо разом з клапаном 10, пд нма кульку 8 вмика елекричний контакт 9. Псля пдйому куль ки 11 у кльце 12 клапан 10 пд впливом пружини повертаться влво фксу поршень гдроцилндра в правому положенн. Зливання робо чо рдини вдбуваться через отвр 2.
Розроблен виготовляються гдроцилндри середнього висо кого тиску (рис. 2.55): гдроцилндри з робочим тиском 16 МПа (160 кгс/см2) даметрами поршня 80...360 мм розвивають зусилля 80...1628 кН (8...163 тс);
гдроцилндри з робочим тиском 25 МПа (250 кгс/см2) з даметрами поршня 25...160 мм розвивають зусилля 12...502 кН (1,2...50,0 тс).
Рис. 2.55. Зовншнй вигляд гдроцилндрв На рис. 2.56 показаний зовншнй вигляд гдроцилндрв сер МТ гдронасосв сер МТР.
Рис. 2.56. Зовншнй вигляд гдроцилндрв типу МТ насосв сер МТР А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв Технчн характеристики гдроцилндрв типу МТ гдронасосв типу МТР наведен вдповдно в табл. 2.19 2.20. На рис. 2.57 в табл. 2.21 показан зовншнй вигляд геометричн розмри гдро цилндрв типу МТ гдронасосв типу МТР, використовуваних у рульових пристроях.
Таблиця 2.19. Характеристики гдроцилндрв типу МТ Характеристика МТ230 МТ345 МТ455 МТ600 МТ900 МТ Максимальний мо мент з 35-градус- 2207 3335 4415 5886 8829 ним поворотом, Нм Хд штока, мм 200 300 400 200 300 Максимальний тиск, кПа Об'м цилндра, см3 500 750 1000 1319 1978 Загальний кут по вороту, град Довжина плеча, мм 175 260 350 175 260 Маса, кг 13,8 15,9 18,0 35,1 38,8 42, Розмри трубки, мм 8 Таблиця 2.20. Характеристики гдронасосв типу МТР Характеристика МТР89 МТР151 МТР кмнсть, см3 89 151 Максимальний тиск, кПа Маса, кг 9,1 23 Розмри трубки, 8 15 мм мм ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ МТР 1 12, 161 209 196 МТР 1 А В Ху С 35о 35о Зднання з K I фундаментом L M Вал МТР Кришка заливно головни 10, 90 60 131 339 Повтряний кран для спуска рдини Z O Рис. 2.57. Геометричн розмри гдроцилндрв типу МТ гдронасосв типу МТР F G Е H P R А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв Таблиця 2.21. Геометричн розмри гдроцилндрв типу МТ Тип A B C D E F G H гдроцилндра МТ230 733 607 127 200 175 112 140 МТ345 933 757 177 300 260 112 140 МТ455 1133 907 227 400 350 112 140 МТ600 735 695 40 200 175 162 198 МТ900 935 845 90 300 260 162 198 МТ1200 1135 995 140 400 350 162 198 Тип I K L M N O P R гдроцилндра МТ230 36 11 72 100 31 25 28 МТ345 36 11 72 100 31 25 28 МТ455 36 11 72 100 31 25 28 МТ600 74 18,5 148 180 25 35 40 МТ900 74 18,5 148 180 25 35 40 МТ1200 74 18,5 148 180 25 35 40 2.10. Манпулятори манпуляторн пристро Пд манпулятором розумють дистанцйно керований механзм, що явля собою розмкнутий кнематичний ланцюг, оснащений робо чим органом у загальному випадку - приводами для виконання рухових функцй, що замняють аналогчн функц руки людини при перемщенн об'ктв забезпеченн технологчних операцй. Цей ме ханзм звичайно входить до складу манпуляторного пристрою (МП) у вигляд розгорнутого багатоланкового механзму чи телескопчно штанги, що ма можливсть перемщення в деклькох площинах, за числом яких визначають ступнь рухомост манпулятора.
Манпуляторн пристро, використовуван на ПА, включають у свй склад наступн елементи: електропривод або гдравлчну насосну станцю гдроцилндри;
систему керування;
кнематичн пари робо чий орган [23, 38, 39, 43, 50] (захват, рзак для тросв, фреза, зачисна машинка, струминний насос т. д.). Вони можуть бути класифкован за такими ознаками: клькстю ступенв рухомост (вд 1 до 9);
ванта жопдйомнстю (вд 0,5 до 200 кг);
типом привода (електричн гд равлчн);
способом крплення до несучо рами апарата (нерухоме, шарнрно-рухоме, на висувнй платформ);
матералами - металев не металев (композитн).
ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ Пд робочою зоною МП розумють область, обмежену в сферод радусними площинами з кутовою вдстанню, що дорвню дапа зону перемщення коренево ланки МП, радусом, що дорвню рзниц мж максимальним мнмальним вильотом МП. На рис. 2.58 пока зан спрощен схеми компонувань ма 30 нпулятора його зони обслуговуван ня [45]. У межах зони обслуговування (робочо зони) манпулятор може ви вести робочий орган (захват чи зва рювальну головку) у будь-яку пози 25 цю. Обмеження кутових нйних перемщень, що виникають у кнема- 220 тичних парах (з'днаннях двох сусднх ланок манпулятора) викликан особ ливостями конструктивного оформ лення манпулятора, обумовлюють заборонен област, у як робочий ор ган не може бути виведений.
а x у 270 бв г Рис. 2.58. Спрощен схеми компонувань манпулятора зони обслуговування (робоча зона):
а - сферична;
б - цилндрична;
в - важльна;
г - прямокутна z z x А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв Сферичне компонування забезпечу зону манпуляторв у вигляд зрзаного чи порожнистого тора (див. рис. 2.57,а), цилндричне да зр заний чи порожнистий цилндр (рис. 2.57,б), важльне (антропоморф не) - об'м, обмежений двома сферами, що мають загальний центр (рис. 2.57,в), прямокутне - паралелеппед (рис. 2.57,г). Розмри цих зон визначаються кнематичною схемою манпулятора розмрами ланок.
Найбльш поширен манпулятори сферичного компонування.
На рис. 2.59 бльш докладно зображена геометря робочих зон для манпуляторв, що працюють у прямокутнй, цилндричнй сфе ричнй системах координат [34]. Геометричн параметри, число сту пенв рухомост спосб установки на робочому мсц вихдними даними при розробц компонувальних схем МП.
A B A B C (C) B а б r A (C) B D A B в г Рис. 2.59. Геометря робочих зон манпулятора в прямокутнй (а), цилндричнй (б) сферичнй (в, г) системах координат r Е E (К) G (K) L L E (K) G E L G Q L (K) Q ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ Для перемщення тла в простор його довльно орнтац ви конавчий механзм повинен мати не менше шести ступенв рухомост (вльност): три - для здйснення транспортних (переносних) рухв три - для ротацйного позицювання. Людська рука ма вд перед плччя до фаланг пальцв 22 ступеня рухомост. Екввалентом люд сько руки може бути механзм, що ма ту ж сукупнсть рухв, до яко в загальному випадку зводяться рухи людсько руки. Таким механзмом манпулятор з шстьма основними ступенями рухо мост в декартовй систем координат сьомим ступенем, що забез печу рух губок захватного пристрою.
Використання кнематичних пар п'ятого класу - поступальних, ротацйних з вссю обертання, паралельною ос ланок кнематично пари, а також з вссю обертання, перпендикулярною ос одно з ланок пари, - у сполученн з тими чи ншими необхдними групами руху дають можливсть створювати МП з необхдними робочими зонами функцонування, що працюють у певнй (заданй) систем координат.
Робоча зона манпулятора характеризуться такими геометрич ними параметрами (див. рис. 2.59): L, G - крайн нижн верхн по ложення манпулятора;
A - положення максимально висунутого манпулятора;
B - початкове положення манпулятора;
C, K - хд (вилт) пдйом манпулятора;
E, Q - крайн верхн нижн поло ження захватного пристрою;
r - радус гойдання захватного при строю;
- максимальний кут повороту (ротац) манпулятора.
Аналз можливих варантв кнематичних структур показу на ступне:
кльксть можливих варантв зменшуться з зменшенням числа ротацйних пар;
структури з двома ротацйними парами, що мають паралельн ос, а також структури з поступальною ротацйною парами, що мають взамно перпендикулярн ос (причому ротацйна пара зна ходиться перед поступальною), мають здатнсть працювати в тньо вих длянках зон для забезпечення обходу перешкод;
довльна орнтаця робочого органа забезпечуться струк турами, що мають три ротацйн пари, ос яких послдовно розгор нут на 90о.
Манпуляторн пристро широко застосовують на всх типах населених ненаселених пдводних апаратв. Кльксть установлюва них МП може бути вд одного до трьох.
А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв Для малогабаритних телекерованих ПА характерними одно-, дво- чи триступенев МП вантажопдйомнстю вд 0,05 до 1 кН з ви льотом робочого органа до 1 м.
Аналз технчних характеристик манпуляторв на населених дослдницьких ПА [46, 53, 54] указу на те, що хнй максимальний вилт становить вд 1,75 м (як для ПА "Shinkai 6500" [44]) до 2,5 м (як для ПА "Мир" "Nautile" [2]) при вантажопдйомност 0,45...0,90 кН.
Манпуляторн пристро на унверсальних робочих ненаселених ПА мають вд п'яти до дев'яти ступенв рухомост (рис. 2.60). нод вони ма ють спрощену конструкцю з числом ступенв рухомост 3Ц4, але збльше ну вантажопдйомнсть (до 20 кН). пх використовують для захоплення об'кта й утримання ПА в заданй точц.
Ус МП за струк турою можна под 135 лити на велик групи 90 [46]: манпулятори з 48 розмкнутою систе мою керування слд куюч (копювальн).
У манпуляторах пер шо групи швидксть перемщення вико навчого пристрою а може бути постй ною чи регульова 120 ною. У МП друго 20 групи виконавчий 90 орган повторю рух 13290 командного плеча з 60 пропорцйною зм ною масштабу швид кост руху.
На малогабари тних МП широко застосовуться авто б матизований елект ропривод замкнутого Рис. 2.60. Манпулятори з п'ятьма (а) типу з двигунами пос смома (б) ступенями рухомост ванта тйного струму.
жопдйомнстю 0,45 кН ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ Для розширення функцй МП застосовують змнн захоплювач.
Механзми захватних пристров одними з основних елементв МП, що визначають хн технологчн можливост.
Захватний пристрй складаться з привода, пдсилювально-переда вально та нформацйно-вимрювально ланок, затискного елемента.
На рис. 2.61 показан рзн типи захватних пристров [45].
Найбльшого поширення набули механчн захватн при стро (рис. 2.61,а). Корпус 1 служить одночасно робочим пневмоцилндром привода, базою для крплення рейково важльно передач 4 пдсилю вально-передавально ланки.
Робоче тло в порожнин цилн а дра податься по каналах 3. У залежност вд стану клапанв, керуючих цими каналами, пор шень 2 з штоком рейкою пе ремщаться в заданому на прямку. Перемщення рейки приводить до гойдання секто рв рейково-важльно переда ч 4, а разом з тим спарених паралелограмних механзмв з губками 6 на кнцях. Викорис б тання плоскопаралельних ва желв у паралелограмних меха нзмах 5 забезпечу строго па ралельне розташування робо чих поверхонь губок 6 у всьо му дапазон хнього перем щення. У такий спосб викону ться оптимальне накладення в утримувальних зв'язкв на об' кт при його захопленн.
Рис. 2.61. Типи захватв, використо Механчн спарен захватн вуван на кнцевй кнематичнй пар пристро (див. рис. 2.61,б) мають манпуляторного пристрою ПА:
широк технологчн можливост, а - механчн, б - спарен, в - електромагнтн що досягаться сполученням в А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв одному захватному пристро двох механзмв: нижнього 8 верх нього гравтацйного 9, розташованих у корпус 12, що крпиться в руц 11 манпуляцйно системи МП. Об'кти можна захоплювати мж нижнм механзмом 7 внутршньою профльованою поверхнею верхнього механзму 8. Для цього привод 13 вертикального перем щувального корпусу 9 верхнього механзму 8 зводить механзми 7 8 до повного затиску об'кта, що знаходиться мж ними. У випадку роботи з об'ктами, що не потребують чткого фксування в захват ному пристро, використовуться гравтацйний призматичний меха нзм 8. Пристрй оснащений приводом 10 для обертання здйснення орнтувальних рухв навколо ос крплення корпусу 12 до руки 11.
Електромагнтн захватн пристро (див. рис. 2.61,в) використо вуються для об'ктв з феромагнтних матералв. Магнтн захватн пристро вдрзняються простотою конструкц, надйнстю захвату об'ктв, можливстю керування зусиллям захвату швидкстю пере налагодження та замни затискних елементв. Пристрй мстить еле ктромагнтну систему у вигляд концентраторв 14, розташовуваних на змнних кронштейнах 15, як укрплен на основ 16. Магнтний захватний пристрй установлються на кист 17 руц 11 манпуля торного пристрою.
Технчн характеристики деяких манпуляторних пристров нена селених ПА наведен в табл. 2.22.
Таблиця 2.22. Технчн характеристики манпуляторних пристров ненаселених ПА Вантажопд- Число сту- Максима- Тип робо Тип, фрма йомнсть/ма- пенв рухо- льний ви- чого ор са, кг мост т гана MR-1, "Dcep 1,0/2,4 1 0,46 Захват ocean system" MR-2, "Dcep 3,0/5,6 2 0,58 Захват ocean system" Kodiak Inc. 45/75 5 1,60 Захват Kodiak Inc. 45/88 7 1,50 Захват MER 60/90 5 1,70 Захват 1001/MERPRO MER 45/78 6 1,50 Захват 1088/MERPRO ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ На рис. 2.62 показано типове розмщення манпуляторв на робочому ПА.
Блок плавучост Корпус системи Навгацйна керування телекамера Пдрулюючий пристрй з гдроприводом Технологчна телекамера з регульваним положенням пдсвчуванням Насосна станця Рама з нержавючо стал Клапанна коробка Колектор шлангв Захоплювач 6-ступеневих гдравлчних клапанв манпуляторв виконавчих механзмв Рис. 2.62. Розмщення двох манпуляторв з шстьма ступенями рухомост на унверсальному робочому ПА "Rigworker-3000L" Кнематика сучасного гдравлчного манпулятора наведена на рис. 2.63.
85 300 мм Рис. 2.63. Кнематична схема 6-ступенево рухомост гдравлчного манпулятора:
1 - плече;
2 - передплччя;
3 - кисть;
4 - захоплювач;
5 - привод плеча, що забезпечу телескопчний кут 26 А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв На рис. 2.64 показано зовншнй вигляд гдравлчного манпу лятора батискафа "Trieste-2" [12], а на рис. 2.65 - шведського багато цльового телекерованого ПА "Sea Twin" для роботи на глибин 500 м з одним манпулятором 3-ступенево рухомост вантажопдйомнстю 0,26 кН (маса ПА 300 кг, габаритн розмри: довжина - 2,1 м;
шири на - 1,3;
висота - 0,7 м).
Рис. 2.64. Зовншнй вигляд гдравлчного манпулятора батискафа "Trieste-2" Рис. 2.65. Пдводний апарат "Sea Twin" На рис. 2.66 показаний зовншнй вигляд англйського ПА ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ "Offshore Hyball" з двоступеневим манпулятором "DV 7000" захоп лювачем у вигляд трьох 100-млметрових пальцв. Габарити ПА:
довжина - 0,575 м;
ширина - 0,77 м;
висота - 0,53 м;
маса 60 кг. Ван тажопдйомнсть МП становить 0,1 кН.
а б Рис. 2.66. Пдводний апарат "Offshore hyball" (а) манпулятор "DV 7000" (б) На рис. 2.67 показаний зовншнй вигляд ПА "MiniROVER MKII" (США, 1988 р.) з причепним манпулятором типу MR-1. Тех нчн характеристики деяких манпуляторв населених ПА наведен в табл. 2.23.
аб Рис. 2.67. Пдводний апарат "MiniROVER MKII" (а) змнн захоплювач (б) для манпулятора (лворуч вд апарата) Таблиця 2.23. Технчн характеристики манпуляторв населених ПА Зусилля Розмр зраз Кльксть Радус ро- Число сту Вантажопд- утримання Маса, ка, що вд Назва манпулято- бочо зони, пенв вль йомнсть, Н захоплюва- кг бираться, рв, шт. м ност чв, Н мм "Alvin" 1 0,90 220 230 - Ц - "Shinkay 1 1,50 450 450 6 145 2000" "Chek 1 основний, 2,50 780 960 - 250 Maity" 2 допомжн "PS-1202" 2 1,80 300 800 6 - Ц "Paeisis- 1 основний, - 980 980 6 - Ц VII" 1 вантажний - 980 - 3 - "Deap 2 1,83 2200 - Ц - Ц Quast" "BM 1 2,50 780 980 - 250 - 2500"* "BM 1 1,30 200 220 7 28,1 - 1600"* "UВМ 1 1,58 600 1000 7 130 1.6/50"* " UВМ 1 2,5 800 1400 7 250 2.5/80"* Примтка. * Серйн робоч модул для будь-якого апарата.
А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ На рис показано типове розмщення манпуляторв на на селеному ПА [ ] Рис Населений ПА типу Мир з глибиною занурення м оснащений двома манпуляторами з шстьма ступенями рухомост А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв Роздл. ТРУБОПРОВОДИ, АРМАТУРА, УЩЛЬНЕННЯ, ЕЛЕКТРОМЕРЕЖ ЗАСОБИ КОМУНКАЦп 3.1. Трубопроводи У трубопроводах пдводних апаратв використовують сталев, мдн, мдно-нкелев, латунн, бметалев, з алюмню й алюмнвих сплавв, а також пластмасов труби, спецальн металев шланги гу мов рукави.
За способом виробництва металев труби подляються на без шовн зварен. Для ПА переважно використовуються безшовн труби.
Безшовн труби виготовляють з стал гарячекатаними, холоднока таними холоднотягнутими;
з кольорових металв сплавв - тягне ними чи пресованими. Зварен труби виконують з смуг трубним зва рюванням, електрозварюванням опором, електродуговим, ндукцй ним зварюванням зварюванням струмами високо частоти з прямими чи спральними швами.
Матерал розмри труб вибирають у залежност вд призначення трубопроводу, властивостей середовища, тиску температури.
Pозмри яксть матералу усх труб, що постачаються суднобудв ним судноремонтним заводам, вдповдають державним стандар там. Труби для трубопроводв спецального призначення виготовля ють за спецальними технчними умовами.
У суднобудуванн введен обмежувальн норми на сталев водо газопровдн, безшовн, з нержавючо стал, мдн, мдно-нкелев, бметалев, латунн й алюмнв труби, що значно скорочу сорта мент кльксть марок матералв труб. Це дозволя значно скороти ти число типорозмрв арматури, з'днувальних частин труб, кльксть технологчного оснащення, необхдного для виготовлення монта жу трубопроводв.
Розмр труби визначаться зовншнм даметром Dз товщиною стнки труби s кожного зовншнього даметра. Стандартами перед бачаться ряд товщин стнки труби. Труби постачаються нормаль но (немрно) довжини, а також мрно чи кратно мрно в межах нормально довжини.
Поверхн труб, якщо не обговорено спецальними технчними ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ вимогами, можуть мати незначн дефекти, пов'язан з способом ви готовлення, за умови, що товщина стнок труб, х овальнсть та рз ностннсть повинн бути в межах допустимих вдхилень по зовнш ньому даметру. Кнц труб мають бути обрзан рвно, пд прямим кутом до ос труби зачищен вд заусенцв. Кривизна труб у залеж ност вд даметра допускаться не бльше 1,5...2,0 мм на 1 м довжи ни труби.
Елементи суднових трубопроводв зазнають д таких наванта жень: тиску, маси середовища, що транспортуться, маси труб, ар матури й золяц;
навантажень вд теплового розширення матералу труб;
вбрацйного ударного навантаження. Мцнсть елементв трубо проводв визначаться характеристиками матералу.
Докладно питання мцност матералу елементв трубопроводв розглянут в роботах [19, 49, 58].
Одна з найважливших характеристик стану металу при високих температурах - повзучсть. Повзучстю називаться процес пластич но деформац металу, що безупинно вдбуваться пд навантажен ням. Для трубопроводв хнх елементв рекомендуються матерали з залишковою деформацю, яка викликаться навантаженням при робочй температур, протягом випробування (звичайно 100 000 год) не бльше 1 %.
Для трубопроводв використовують "спокйн" стал з вмстом вуглецю в межах 0,05...0,20 %. "Спокйними" називаються добре розкиснен стал, у яких кисень оксиду залза переходить у молекули розкиснювачв (хрому, кремню, алюмню). При цьому оксид вуг лецю не утворються не видляться. Сталь виходить без газових пузирв, яксть значно пдвищуться.
Трубопроводи виготовляють з вуглецевих сталей 10, 20 легова них сталей перлтного класу марок 16М, 12МХ, 12ХМФ, 12Х1МФ, 15ХМ, 30ХМА, 38ХМЮА, 12Х2МФБ, 15Х1М1Ф, 12Х2МФСР та нших, виплавлених у мартенвських або електричних пчах.
Аустентн стал в порвнянн з перлтними мають пдвищену жаро мцнсть жаростйксть. До недолкв аустентних сталей вдносяться хня висока вартсть, неможливсть змцнення методами термчно обробки через вдсутнсть фазових перетворень, схильнсть до мж кристалтно короз трщиноутворення. Для труб деталей трубопро водв використовують аустентн стал марок 1Х18Н9Т, 1Х18Н12Т, Х16Н14В2БР, 1Х13Н18В2Б, 1Х13Н18В2БР, 1Х16Н16ВЗМБ та н.
А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв Пд час будвництва ПА застосовуються труби з алюмню його сплавв, як корозйно-стйкими, що дозволя в ряд випадкв за мнити дорог легован хромонкелев стал значно знизити масу тру бо-проводв.
Досить поширен труби з мд мдних сплавв, як мають хорошу корозйну стйксть у ряд корозйних середовищ, високу пластичнсть, добру зварювансть, порвняно високу мцнсть. Для суднових трубо проводв використовують мдь марок М2, МЗ, МЗр;
мдно-цинков сплави (латун) марок Л90, ЛК80-ЗЛ, Л62, Л68, ЛЖМц.59-1-1, Л070-1, ЛС59-1, ЛА77-2, ЛМш68-0,06, ЛОМш70-1-0,06, ЛАМш77-2-0,06.
Трубопроводи морсько води виготовляють з мдно-нкелевого сплаву МНЖ5-1, який вдрзняться порвняно високими механч ними властивостями корозйною стйкстю.
Набули широкого застосування труби детал трубопроводв з пластмас. Пластичн матерали (внпласт, полетилен, поламд, про плен, фторопласт) мають малу питому масу, значну механчну мц нсть, високу корозйну стйксть. Вони в багатьох випадках можуть замняти чорн кольоров метали. Недолком пластмас вузький нтервал температур, при яких збергаться механчна мцнсть виро бв (звичайно не вище 90 оС).
Матерали для трубопроводв ПА повинн мати широку площад ку плинност добре протистояти ударним навантаженням вбрац.
Цим вимогам вдповдають труби й арматура з мд та сплавв, низьколегованих сплавв нержавючих сталей.
3.2. Вибр основних характеристик труб До основних характеристик труб вдносяться умовн проходи й умовн тиски.
З метою унфкац розмрв труб, арматури з'днувальних час тин трубопроводв розроблен спецальн державн стандарти на умовн проходи й умовн тиски.
Умовним проходом називаться номнальний внутршнй даметр виробу по приднувальних кнцях. Умовний прохд арматури дорв ню дйсному внутршньому даметру приднувальних кнцв. Умов ний прохд з'днувальних частин трубопроводв вдповда умовному проходу труб, для яких вони застосовуються. Величини умовних про ходв труб, арматури, приднувальних частин машин, апаратв, ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ приладв, деталей з'днань труб установлен нормативними доку ментами. Умовний прохд позначаться символом з зазначен у ням розмру проходу у млметрах (наприклад, 40). Установлено у такий ряд умовних проходв : 3, 6, 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 70, 80, у 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500, 600, 800, 900, 1000 мм.
Умовним тиском називаться надлишковий тиск, який може ви тримати матерал труб, арматури або з'днувальних частин труб при нормальнй температур (293 К) робочого середовища в умовах екс плуатац. Цей тиск умовно прийнято за основний при визначенн найбльших робочих тискв для рзних температур середовища.
Робочим тиском називаться найбльший допустимий надлиш ковий експлуатацйний тиск при певних температурах середовища, що транспортуться трубопроводом. Для сталевих труб, арматури з'днувальних частин труб, що працюють при температур середо вища 273...473 К, а також для бронзових, латунних мдних при тем ператур 273...393 К робоч тиски дорвнювать умовним.
Пробним тиском називаться надлишковий тиск, пд яким труби, арматура з'днувальн частини труб повинн дослджуватися на мц нсть щльнсть при температур до 373 К.
Якщо трубопровд служить магстраллю для потоку робочо р дини, його мнмальний даметр визначають за формулою = м, вн де - витрата рдини, м3/год;
- швидксть плину рдини;
прийма ться до 25 м/с (див. розд. 2.2, с.11, табл. 2.1).
Мнмальна товщина стнки труби розраховуться за виразом p вн = м, 2[] де Рр - робочий тиск, Па;
- внутршнй даметр трубопроводу, м;
вн []Ц допустим напруги, приймаються []= (0,25...0,30) ;
- гра ниця плинност матералу труби, МПа/см.
Тверд труби магстралей низького середнього тиску найчаст ше виконують мдними холоднокатаними, а для магстралей висо А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв кого тиску використовують труби з нержавючих сталей типу 08Х18Н10Т чи 12Х18Н10Т с даметром внутршнього перерзу вд до 75 мм.
Таблиця 3.1. Надлишков тиски для арматури з'днувальних частин з бронзи латун Умовний Пробний Робочий тиск Рр 105, Па, при найбльшй тиск Ру тиск Рпр температур середовища, К 393 473 105 Па 1 2 1 1 0, 2,5 4 2,5 2 1, 4 6 4 3,2 2, 6 9 6 5 10 15 10 8 16 24 16 13 25 38 25 20 40 60 40 32 64 96 64 - Ц 100 150 100 - Ц 160 240 160 - Ц 200 300 200 - Ц 250 350 250 - Ц Умовн, пробн робоч тиски для труб, арматури з'днувальних частин труб у залежност вд хнх матералв температури робочо го середовища наведен в [19, табл. 1Ц3]. За робочу температуру се редовища прийматься найвища тривала температура без урахуван ня короткочасних вдхилень.
Дан по трубах, що застосовуються у суднобудуванн, сортаменту водогазопроводних труб, граничнй товщин стнок труб, механчних властивостях матералу труб, гнучких металевих гумотканинних рукавах шлангах наведен в робот [19].
ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ З'днання трубопроводв (фланцев, штуцерн, дюритов, рукав н, муфтов нерознмн);
вироби для трубопроводв фасонн части ни трубопроводв (колна, трйники, четврники);
фасонн частини для трубопроводв повтря високого тиску;
фасонн частини для полетиленових труб (муфти, косинц, трйники, четврники);
труби вд води гнут;
стакани перебрков, привариш ввариш;
пдвски й опо ри трубопроводв;
прокладки для з'днань трубопроводв;
детал про тек-торного захисту трубопроводв;
компенсатори (наприклад, силь фонн) також наведен в [19].
3.3. Арматура трубопроводв До трубно арматури пдводних апаратв вдносяться: клапани запрн, неповоротно-запрн, неповоротно-керован, запобжн;
клн кети;
крани;
приймальн рати;
фльтри т. п.
На рис. 3.1. наведен конструктивн схеми рзних клапанв, засто совуваних у системах ПА.
г а бв Рис. 3.1. Схеми трубно арматури пдводних апаратв:
а - запрний клапан;
б - неповоротний клапан;
в - неповоротно-запр ний клапан;
г - неповоротно-керований клапан:
1 - маховик;
2 - сальник;
3 - кришка;
4 - шток;
5 - тарлка клапана;
6 - корпус клапана Класифкаця й основн матерали арматури суднових трубо проводв У залежност вд призначення арматура трубопроводв под ляться на так типи:
запрна - для вдключення окремих длянок трубопроводу (кра ни, засувки, запрн клапани);
А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв регулююча - для регулювання пдтримки заданих параметрв середовища (дросельн, регулююч, редукцйн клапани, регулятори тиску рвня);
запобжна захисна - для захисту окремих длянок трубопро водв (запобжн, неповоротн, вдсчн аварйн клапани);
контрольна - для контролю параметрв середовища (пробн, а та кож крани клапани контрольно-вимрювальних приладв).
За способами керування запрним чи регулювальним органом розрзняють приводну (з ручним, гдравлчним, пневматичним, еле ктричним, електромагнтним приводом) автоматичну арматуру.
За матералом основних деталей (корпусу, кришки, запрних чи регулювальних органв) суднову арматуру подляють на сталеву з вуглецево, леговано, корозйно-стйко стал;
латунну;
бронзову;
з легких та спецальних сплавв;
з пластмас.
За способом ущльнення штока розрзняють сальникову, силь фонну мембранну арматуру.
За способом приднання до трубопроводв арматура бува флан цева, штуцерна, муфтова, з приднувальними кнцями пд дюрит чи пд зварювання.
Для виготовлення трубно арматури застосовують латун, бронзи, вуглецеву, леговану, корозйно-стйку стал, алюмнв титанов сплави [19]. Матерали основних деталей трубно арматури наведе н в [19, табл. 169]. Механчн характеристики бронзи латуней по дан в табл. 3.2 3.3.
Таблиця 3.2. Механчн характеристики бронзи t в н, 105 Н/м Марка Вид заготовки МПа % Не менш Бр.АЖМц. 10-3-1,5 Прутки 190 600 12 30 Виливки:
в землю - 400 10 - Ц в кокль 160 500 12 25 Бр.КМц3-1 Прутки тягнен - 480 15 - Ц Бр.АЖ9-4 Прутки - 550 15 - Ц Бр.АЖ9-4Л Виливки:
в землю - 400 10 - Ц в кокль - 500 12 - Ц ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ Продож. табл. 3. t в н, 105Н/м Марка Вид заготовки МПа % Не менш Бр.АМц9-2 Прутки тягнен - 550 12 - Ц Прутки пресoван 300 480 20 - Ц Виливки 150 400 20 - Ц Поковки 170 500 25 44 Бр.ОЦ10-2 Виливки 180 220 10 10 - Таблиця 3.3. Механчн характеристики латуней т B н, 105 Н/м Марка Вид заготовки МПа % Не менше ЛС59-1 Прутки - 400 12 - Ц Виливки 150 340 27 - 2, ЛК80-3Л Виливки:
в землю 240 250 10 11 - в кокль - 500 12 - ЛМц58-2 Прутки тягнен - 430 25 - Ц катан 160 360 24 47 Виливки ЛЖМц59-1-1 Прутки тягнен 180 500 18 - катан 3.4. Запрна, регулююча, запобжна захисна арматура До запрно арматури вдносяться: клапани запрн (фланцев, кутов, штуцерн, муфтов), засувки, крани (триходов фланцев, прохдн штуцерн, триходов муфтов).
Засувки, на вдмну вд клапанв, мають значно менший гдрав чний опр. Для хнього вдкриття потрбно менше зусилля. Вони допускають проткання середовища в обох напрямках, мають менш розмри при великих умовних проходах.
А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв Приклад засувки клнкетно овально показаний на рис. 3.2.
До регулюючо арматури вд носять дросельн (штуцерн про хдн, дросельн кутов штуцерн, дросельн прохдн фланцев) ре дукцйн клапани.
Запобжна захисна арма тура складаться з клапанв непо воротних, неповоротно-запр них, запобжних (сигнальних, з примусовим пдривом, автоматич них вдсчних, самозапрних) та контрольно арматури (клапани для манометра, пробн).
До спецально арматури вд носять спецальну арматуру з руч ним дистанцйним керуванням, з гдравлчним, пневматичним електромагнтним приводом. Уся вона застосовуться на ПА.
На рис. 3.3,а наведена схема клапана запрного з електромаг нтним приводом. У конструкц Рис. 3.2. Засувка клнкетна овальна клапана застосоване м'яке ущль нення з бронзи Бр.АМц9-2 (тип I).
На рис. 3.3,б показана принципова схема клапана пускового електро магнтного з твердим ущльненням з стал 0Х18Н10Т (тип II). У конс трукц клапана типу II використовують поршневий однопорожнин пдпружинений сервомотор, робочим середовищем якого повтря чи прсна вода. Основн розмри маси клапанв наведен в табл. 3.4.
Пусков електромагнтн клапани для трубопроводв повтря виго товляють двох типв: бронзов штуцерн (тип I) латунн фланцев (тип II). Нормальний стан клапана - закритий. Вдкриття клапана здйснються включенням електромагнта, а закриття вдбуваться автоматично пд дю пружини при вдключенн електромагнта.
Вручну клапан вдкривають закривають за допомогою важеля.
y y D D ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ B B 4 отв. b L аб Рис. 3.3. Клапани:
а - запрний штуцерний з електромагнтним приводом;
б - пусковий електромагнтний d y D D D y D H D А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв Таблиця 3.4. Характеристики клапанв пускових з електромагнтним приводом ( Рр 3 МПа) Тип Dу, мм Рк, МПа H L D Маса, мм кг I 15 - 515 140 22, М I 20 - 515 140 23, М I 40 0,5...6,4 445 200 125 23, II 20 0,50...1,04 443 160 15, М II 20 2,0...6,4 466 160 11, М II 32 0,5...1,0 472 180 115 17, II 32 2,0...6,4 495 180 115 13, II 40 0,5...1,0 472 200 125 18, II 40 2,0...6,4 495 200 125 14, На рис. 3.4 наведена принципова схема клапана неповоротно б б а в Рис. 3.5. Клапан неповоротно-запрний з пневмоприводом електромагнтним керуванням:
1 - корпус;
2 - тарлка;
3 - пружина;
4 - ручний привод;
5 - електромагнт;
6 - тарлка допомжного клапана ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ запрного з пневмоприводом електромагнтним керуванням для трубопроводв повтря, розрахованих на тиск Рк 40 МПа.
Вдкриття клапана здйснються включенням електромагнта. При цьому допомжний клапан вджиматься вд верхнього сдла при тискаться до нижнього, вдокремлюючи порожнину б вд магст рал а поднуючи з атмосферою. Повтря, яке надходить з магст рал а, вджима основний клапан. При вимиканн електромагнта клапан встановлються в положенн "неповернення", забезпечуючи у випадку падння тиску в магстрал а надходження повтря з м ност в. Закриття клапана виконуться вручну за допомогою маховика.
Для трубопроводв повтря з Рк 40 МПа виготовляють запрн штуцерн фланцев клапани з спецальних сплавв з електромагнт ним ручним керуванням. Схема такого клапана показана на рис. 3.5,а, основн розмри наведен в табл. 3.5.
а 3 6 г Вихд повтря а Вхд повтря а б Рис. 3.5. Клапани запрн з електромагнтним керуванням:
а - без наддування;
б - з наддуванням Нормальний стан клапана - закритий. Тарлка клапана 2 та кла пан 6 пдтиснут пружинами тиском повтря. При подач електрич ного струму в обмотку електромагнта 4 його осердя натиска на А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв штовхач 5, який вджима вд сдла клапан 6 перекрива отвр ски дання. Повтря з пдвдного трубопроводу надходить у надпоршне вий простр, а поршень 3 опускаться вдкрива основний клапан 2.
При вимиканн електромагнта допомжний клапан пд дю пружини тиску повтря притискаться до сдла вдкрива отвр скидання повтря з надпоршневого простору основного клапана. Пд дю пружини тарлка клапана притискаться до сдла.
Таблиця 3.5. Характеристики клапанв запрних з електромагнтним ручним керуванням (Рк 40 МПа) Габаритн розмри клапана, мм Даметр штуце Маса, кг Dy H B L ра d, мм 15 495 75 300 М392 22, 32 525 90 330 М602 26, 32* 525 - 240 - 30, 40* 535 - 300 - 36, Примтка. * Фланцев клапани з спецальними приднувальними розмрами.
Для трубопроводв повтря, розрахованих на Рр = 20...40 МПа, виготовляють запрн клапани з спецальних сплавв з електро магнтним керуванням з попереднм наддуванням вдвдного трубо проводу (будова клапана показана на рис. 3.5,б). Нормальний стан клапана - закритий.
У закритому стан клапана тарлка 2 притиснута до сдла пру жиною 1 тиском повтря, що надходить у порожнину б з пдвдного трубопроводу. Порожнина г ресивер д через отвр у втулц сполу чаються при цьому з атмосферою. Вдкриття клапана здйснються включенням електромагнта, осердя якого стиска пружину, звль няючи шток мпульсного пристрою. Шток пд дю тиску повтря пружини вджиматься вд сдла конусом перекрива з'днання порожнин г д з атмосферою, одночасно з'днуючи х з порожни ною б. Оскльки ресивер д з'днаний з порожниною б через дросель 7, наростання тиску в ресивер вдбуваться значно повльнше, нж у порожнин г. Пд дю тиску повтря в порожнин г поршень опус титься на 2 мм вджме тарлку вд сдла. Повтря з порожнини б буде надходити в порожнину а, забезпечуючи попередн наддування ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ трубопроводу. Подальшому перемщенню поршня 3 перешкоджа поршень 3', який з боку ресивера д зазна менше зусилля, нж з боку порожнини г.
Тривалсть попереднього наддування регулються дроселем становить 3...4 с з моменту вмикання електромагнта 4. Поступово тиски у ресивер д в порожнин г вирвнюються, поршень 3' прихо дить у рвноважний стан, переста перешкоджати подальшому пере мщенню поршня 3, клапан 6 вдкриваться цлком. При вимиканн електромагнта мпульсний клапан пд дю пружини вджима конус штока вд сдла, вдокремлюючи порожнини г д вд порожнини б, з'дну х з атмосферою. Тарлка клапана пд дю пружини тиску повтря перекрива клапан. Вдкриття закриття клапанв може ви конуватися також ручним приводом на електромагнт.
Для трубопроводв стиснутого повтря при робочому тиску Рр= 40 МПа з одностороннм рухом повтря застосовують запрн клапани з нержавючо стал з електромагнтним керуванням (рис. 3.6, табл. 3.6). Нормальний стан клапана - закритий.
а б г Повтря в B L Рис. 3.6. Клапан запрний з електромагнтним керуванням:
1 - корпус;
2 - основний клапан;
3 - пружина;
4 - електромагнт;
5 - штовхач;
6 - клапан мпульсного клапану Н Н d H А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв Таблиця 3.6. Характеристики клапанв з електромагнтним керуванням, розрахованих на робочий тиск Рр = 20...40 МПа Dy H L d H1 H Маса, кг мм 15 390 245 М392, 22 52 24, 10 390 220 М271, 15 38 22, 20 400 250 М452, 25 58 26, Вдкриття клапана здйснються включенням електромагнта 4.
При цьому осердя електромагнта через штовхач 5 натиска на кла пан мпульсного пристрою 6, який перекрива отвр подач повтря в надпоршневу порожнину а вдкрива отвр б скидання повтря з порожнини а в атмосферу. Клапан 2 пд дю повтря вджиматься вд сдла перепуска повтря з пдвдного трубопроводу у вдвдний г.
При вимиканн електромагнта клапан мпульсного пристрою пд дю пружини тиску повтря повернеться в початкове положен ня перекри отвр скидання б, вдкривши доступ повтря в надпорш невий простр а. Клапан 2 пд дю пружини 3 рзниц зусиль вд тиску повтря притискаться до сдла. Вдкриття клапана можна робити вручну, впливаючи на ручний привод електромагнта.
Приднувальн розмри штуцерв регламентован норматив ними документами.
3.5. Шланги На всх типах пдводних апаратв широко застосовуються гнучк шланги, як складовими частинами рзномантних пристров сис тем апарата.
Звичайно шланги служать для перемщення потоку робочо р дини до рзних споживачв або використовуються в пасивних сис темах компенсац тиску. Розрзняють магстрал низького (до 2,0 Па), середнього (до 6,5 МПа) високого (понад 6,5 МПа) тиску.
Сполучн фтинги шлангв трубопроводв виготовляють двох видв: нарзн (знмн) постйн, що приварюються до основно труби, причому з розвитком технолог електронно-променевого зварювання ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ переважа тенденця застосування приварних фтингв, як простше пддаються автоматизац складальних робт забезпечують велику надйнсть з'днання.
У пдводному апаратобудуванн, для якого характерне дрбно серйне й ндивдуальне виготовлення, найчастше використовують нарзн фтинги, що з'днуються розвальцьовуванням обтиском.
Деяк з типових з'днань показан на рис. 3.7. Конуснсть фтингв робиться рвною 34 або 38. Для стикування використовуться трьох елементна конструкця, що складаться з нпеля, фтинга накидно гайки.
2 а б Рис. 3.7. З'днання гдравлчне прямоструминне (а) трйникове (б):
1 - штуцер прохдний;
2 - гайка;
3 - нпель Гнучк шланги застосовують там, де можлив вдносн перем щення з'днань. Вони зменшують поширення вбрацй, спрощують задачу прокладки гдромагстралей, сприяють демпфруванню гд равлчних ударв. Найчастше застосовують так зван дюритов шланги даметром 6...200 мм, як виготовляють з гуми з текстильною армату рою для низького тиску (до 2,0 МПа) високого тиску (10,0...35,0 МПа) даметром 4...30 мм з металевою арматурою й обплетенням.
Останнм часом з'явилися шланги з тефлону фторопласту з зов ншнм обплетенням з синтетичного волокна чи нержавючого дроту (рис. 3.8). Так шланги з внутршнм даметром вд 4 до 16 мм ви тримують тиск до 40 МПа мають пдвищену корозйну стйксть.
Шланги з'днуються мж собою шланговими фтингами, як склада ються з двох частин - зовншнього внутршнього конусв з накид ною гайкою.
А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв Фтинги запресовуються на шлангу за допомогою спецального обтискного пристрою гдравлчного пресу.
Рис. 3.8. Типов гдравлчн шланги шлангов фтинги:
1 - тефлоновий шланг з обплетенням з нержавючо стал (фтинг багаторазо вого використання);
2 - гдравлчний шланг з дротовим змцнювальним ша ром (з запресованим фтингом);
3 - гдравлчний шланг, виготовлений цлком з синтетичного матералу (з запресованим фтингом) У рзних трубопроводах, особливо в тих, що працюють при висо ких тисках робочого середовища, для з'днання трубопроводв з меха нзмами, як зазнають постйних вбрацй, застосовуються гнучк металев шланги (рис. 3.9). Вони призначен для з'днання трубо проводв, що перемщують прсну воду, мастило, паливо, конден сат, повтря, фреон та нш спецальн середовища при температур до 423 К тиску керування Рк МПа. Основн розмри шлангв наведен в табл. 3.7. Шланги виготовляються з розширенням пд пдкладне кльце чи без нього. Сильфони гнучких металевих шлан гв виготовляють з нержавючих електрополрованих труб, обпле тення шлангв - з дроту Х18Н10Т.
L Рис. 3.9. Шланг гнучкий металевий:
1 - обплетення;
2 - сильфон;
3 - кльце;
4 - втулка притискна;
5 - наконечник S D D D ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ Таблиця 3.7. Характеристики гнучких металевих шлангв ндекс Dу D D1 D2 s L Маса, кг шланга мм 335 0, ГМШI-64-20 20 38 23 25 3, 405 0, 335 0, ГМШII-64-20 20 38 23 25 3, 405 0, 380 0, ГМШI-64-25 25 48 28 32 3, 450 0, 380 0, ГМШII-64-25 25 48 28 32 3, 450 0, 395 1, ГМШI-64-32 32 52 35 38 4, 480 1, 395 1, ГМШII-64-32 32 55 35 38 4, 470 1, 430 1, ГМШI-64-40 40 70 44 45 3, 510 1, 430 1, ГМШII-64-40 40 70 44 45 3, 510 1, 470 2, ГМШI-64-50 50 75 54 56 4, 570 2, 470 2, ГМШII-64-50 50 75 54 56 4, 570 2, 3.6. Компенсатори трубопроводв Компенсатори служать для компенсац теплових деформацй при значних коливаннях температури робочого середовища, для сприйняття вбрацйних ударних навантажень. У суднових трубо проводах застосовують сальников, гнучк, хвиляст (складчаст), н зов сильфонн компенсатори [19].
Сальников компенсатори (осьов) вдрзняються великою ком пенсувальною здатнстю, прост за конструкцю та у виготовленн, але через складнсть здйснення герметизац сальникв у трубо проводах ПА застосовуються рдко. пх використовують у трубо проводах пари випускних газв: сталев - для умовного тиску Pу до 1,6 МПа, чавунн - для Pу до 1,0 МПа при температур середовища не вище 673 К.
А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв За конструкцю розрзняють сальников компенсатори одно бчн двобчн, розвантажен нерозвантажен. З трубопроводом вони з'днуються фланцями чи зварюванням.
Гнучк компенсатори виготовляють у вигляд гнутих, П-, S-, л роподбних кльцевих длянок труб. У трубопроводах ПА переваж но використовують компенсатори перших трьох видв.
П-подбн компенсатори виконують гнутими з труб або зваре ними з застосуванням крутовигнутих вдводв. Гнут компенсатори можна використовувати для будь-яких тискв температур середо вища. Матерал компенсаторв за характеристиками повинен вдпов дати матералу труб трубопроводу. Зварен компенсатори з крутоз гнутими вдводами застосовують у трубопроводах з Ру < 10,0 МПа.
П-подбн компенсатори з'днують з трубопроводом чи фланцями зварюванням.
Хвиляст складчаст компенсатори за геометричною формою також виготовляють П- роподбними та кльцевими. - компен сатори в порвнянн з гладкими мають у 1,5...2,0 рази бльшу компен сувальну здатнсть, але бльш складн у виготовленн, мають вели кий гдравлчний опр меншу мцнсть унаслдок концентрац напруг у вершинах складок хвиль. Хвиляст складчаст компенсатори засто совують у трубопроводах пари з тиском до 2,5...3,0 МПа температу рою не бльше 593...623 К. Матерал компенсаторв повинен вдпо вдати матералу трубопроводв.
Гладк, хвиляст складчаст гнучк компенсатори не нормал зован виготовляються за проектами трубопроводв.
Лнзов компенсатори бльш компактн, нж гнучк, але вдрз няються складнстю виготовлення меншою компенсувальною здат нстю. пх застосовують у трубопроводах пари випускних газв. Вони виготовляються з вуглецевих нержавючих сталей штампуванням напвлнз наступним хнм зварюванням. - компенсатори засто совують для трубопроводв з робочим тиском до 1,0 МПа темпе ратурою середовища до 575...773 К (для випускних газв). Число нз вибирають за необхдною компенсувальною здатнстю, яка залежить вд хнього даметра товщини стнки. Даметр нз D вибираться в 2,5...3,5 рази бльшим вд зовншнього даметра труби, товщина нзи в - в межах 25...50 мм, товщина стнки нзи s - 2,5...5,0 мм.
Компенсувальна здатнсть одн нзи в залежност вд спввдно шення розмрв D, b, s застосовуваного матералу склада вд до 15 мм.
ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ Для зменшення опору руху середовища рекомендуться встанов лювати всередин компенсатора напрямн стакани.
Сильфонн компенсатори застосовують для компенсац дефор мац в трубопроводах газв, повтря, вдпрацьовано пари, прсно морсько води. Незважаючи на складнсть виготовлення, ц компен сатори все ширше використовують у трубопроводах ПА. сну два надцять типв сильфонних компенсаторв (табл. 3.8, рис. 3.10).
Таблиця 3.8. Характеристики сильфонних компенсаторв Тип ком- Pк, Робоче се Найменування Dк, мм Т, К пенсатора МПа редовище Компенсатор сильфонний 70...400 0,25 Гази, повт КСГ 450...1800 0, газовипускний ря Компенсатор сильфонний Прсна во КСН 70...400 1,0 низьконапрний да, масло Компенсатор сильфонний КСРН розвантажений низькона- 70...400 1,0 423 Нафтопро прний дукти, по Компенсатор сильфонний втря, кон КСРС розвантажений середньо- 70...400 1,6 423 денсат напрний Компенсатор сильфонний Вода мор КСРМ розвантажений для мор- 100...400 1,0 ська сько води Компенсатор сильфонний КСРП 70...400 0,6 розвантажений паровий Пара, по- Компенсатор сильфонний втря КССПП середньонапрний пово- 80...300 1,0 ротний паровий Прсна вода, масло, наф Компенсатор сильфонний КСПС 80...400 1,0 423 топродукти, поворотний зсувний повтря, кон денсат Компенсатор сильфонний КССПМ Вода середньонапрний пово- 80...300 1,0 морська ротний для морсько води Компенсатор сильфонний КСНП 800...1160 0,1 573 Пара низьконапрний паровий А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв Продовж. табл. 3. Тип Pк, Робоче се компен- Найменування Dк, мм Т, К МПа редовище сатора Компенсатор сильфонний 70...350 4, КСРВ розвантажений високона- 70...300 6, Прсна во прний да, конден Компенсатор сильфонний сат, масло 350 4, КСРВС високонапрний пд при- 70...300 6, варку 1 2 1 а б 6 4 9 7 4 5 г в 6 5 2 д Рис. 3.10. Компенсатори сильфонн:
а - типу КГС;
б - КСРН;
в - КСРП;
г - КССПП;
д - КСРВ;
1 - фланець;
2 - сильфон;
3 - напрямний патрубок;
4 - кожух;
5 - розвантажуваль на тяга;
6 - бронююч кльця;
7 - кльце;
8 - палець;
9 - вилка;
10 - гайка упорна;
11 - шайба опорна ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ Обичайки для сильфонв компенсаторв виготовляють з стале во стрчки марки Х18Н10Т.
Гофри сильфонв компенсаторв повинн бути без складок, ум'ятин, забон, пропалв, рисок, що перевищують допустим вдхилення на товщину листа чи стрчки.
Ус компенсатори випробовують гдравлчним тиском на мц нсть (Pм = 1,5Рк) повтрям у ванн з водою на щльнсть (Рщ = 0,35Ру).
Для нормально експлуатац сильфонних компенсаторв необхдно, щоб вони не несли навантажень вд ваги трубопроводв, арматури, а також були вддален вд сусднх металевих конструкцй, трубопроводв устаткування на вдстань не менше 25 мм.
Компенсатори можуть надйно працювати в трубопроводах про тягом 2000 год без огляду, технчний ресурс сильфонних компенсато рв установлються до 25000 год, календарний термн служби - до 10 рокв.
Сильфонн компенсатори мають вбростйксть при амплтуд коливань до 0,3 мм з частотою до 30 Гц. Вони допускають дефор мац стиску (розтягу), крм компенсаторв з розвантажувальними тягами, вд статичного навантаження до 15 мм;
зсув осей прид нувальних кнцв до 10...15 мм;
деформац вигину до 3, поворотн - до 8;
допустим деформац стиску (розтягу) зсуву вд динамчних навантажень - до 20...25 мм. Компенсатори забезпечують перепад загальних рвнв звукових вбрацй у дапазон частот 50...1000 Гц до 10...20 дБ. Нижче наведен матерали основних деталей сильфон них компенсаторв:
Сильфон - X18H10T, X18H10, сплав I Фланець - 0X18H10T Бронююче кльце - X18H10T Патрубок напрямний - 0X18H10T Тяга розвантажувальна - канат 35XM В табл. 3.9 наведен технчн характеристики сучасного силь фонного компенсатора для трубопроводв, розрахованих на тиск до 6,7 МПа, а на рис. 3.11 показано його зовншнй вигляд схема.
А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв Таблиця 3.9. Характеристики сучасного компенсатора для трубопроводв, розрахованних на тиск до 6,7 МПа Даметр Вдхилення Тиск, МПа Розмри, мм трубопро- даметра тру- ном- робо- B C DV KV Rmax воду AD, мм бопроводу, мм нальний чий 33,7 33,2...34,2 16 62 46/67 18 52 75 5... 38,0 37,5...38,5 16 58 61 19 58 90 5... 42,4 41,9...42,9 16 53 61 20 62 90 5... 44,5 44,0...45,0 16 48 61 20 64 95 5... 48,3 47,8...48,8 16 44 61 20 68 95 5... 54,0 53,5...54,5 16 39 77 38 74 100 5... 57,0 56,4...57,6 16 37 77 32 77 105 10... 60,3 59,7...60,9 16 37 77 32 82 110 10... 76,1 75,3...76,9 16 56 94 39 100 130 10... 84,0 83,2...84,8 16 45 94 39 112 140 10... 88,9 88,0...89,8 16 41 94 39 117 145 10... 104,0 103,0...105,0 16 37 94 39 133 160 10... 108,0 106,9...109,1 16 35 94 39 133 160 10... 114,3 113,2...115,4 16 34 94 39 139 165 10... 129,0 127,7...130,3 16 33 108 51 160 190 15... 133,0 131,7...134,3 16 33 108 43 160 190 15... а C DV B б Рис. 3.11. Зовншнй вигляд (а) схема (б) сучасного сильфонного компенсатора для трубопроводв пд тиском 6,7 МПа AD ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ 3.7. Ущльнення Розрзняють ущльнювальн елементи для рухомих нерухомих конструктивних вузлв. У пдводних системах для рухомих ущль нень найбльш поширен ущльнювальн пружн кльця круглого перерзу з унверсальними властивостями: здатнстю збергати герме тичнсть при високих низьких тисках як при статичному, так ди намчному навантаженн. Поряд з круглими кльцями використо вують елпсн, квадратн, плоск й нш види ущльнювальних при стров. Варанти установки круглих ущльнювальних клець пока зан на рис. 3.12.
а б в г Рис. 3.12. Установка ущльнювальних клець круглого перерзу:
а - у канавц поршня;
б - у канавц цилндра;
в, г - торцеве При торцевому ущльненн зменшення товщини кльця з зрос танням критичного тиску з'днання при статичному навантаженн Рг може призвести до втрати герметичност вузла [40]. Знайдемо для цього випадку критичне значення гдростатичного тиску. Умовою вдсутност натягу гумового кльця буде рвнсть товщини кльця глибин канавки. Радус кльця в поперечному перерз в залежно ст вд Рг визначаться за виразом Pг rк = sin2.
E А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв Максимум горизонтального стиску кльця спостергаться при перпендикулярному напрямку д навантаження = 90. При цьому точка зовншньо поверхн при = 90 найбльш вддаленою вд ос симетр кльця. Тому критичне значення Pг.кр = 1- E.
2rк Глибина канавки, що гаранту герметичнсть з'днання, Pг = 2rк 1,15 + E При радальному ущльненн вузла по зовншньому внутрш ньому даметрах також може вдбутися втрата його герметичност.
У рухомих ущльнювальних вузлах при установц кльця на поршн можливе зменшення опору тертю. При установц кльця в цилндр поверхня контакту ущльнення з рухомою деталлю, а отже, сила тертя змнюються в меншй мр.
З збльшенням робочо глибини ПА застосовуються бльш тверд сорти гуми (твердсть 70...90 одиниць за Шором [40]).
Методика вибору геометричних розмрв канавок пд ущльню вальн пристро докладно викладена у робот [21]. Поряд з тради цйними гумовими ущльненнями все ширше застосовуються кльця манжети з тефлону, фторопласту й нших пластмас, що мають ве лику стабльнсть властивостей малий коефцнт тертя у вод, що особливо цнно для рзних виконавчих механзмв зворотно-посту пально чи обертально д.
Прокладки служать для герметизац фланцевих штуцерних з'д нань трубопроводв. Вони повинн задовольняти так вимоги: за безпечувати герметичнсть з'днань при найменших зусиллях обтис нення, мати пружн властивост для збереження герметичност з'д нань при скривленн ущльнювальних поверхонь, збергати можливо довше ущльнювальн властивост при експлуатац, не ушкоджувати ущльнювальних поверхонь з'днання.
За видом матералу прокладки подляються на металев, неме ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ талев комбнован Вибр типу прокладки визначаться критич ним значенням питомого тиску обтиснення питомим тиском на про кладц в перод експлуатац мцнстю стйкстю до середовища що проводиться при робочих параметрах релаксацйною стйкстю крп лення повзучстю матералв фланцв прокладки Неметалев прокладки виготовляють з листово заготовки мето дом вирзання чи штампування Маючи високу пружнсть вони по требують менших питомих тискв при обтисненн але х мцнсть порвняно низька Герметичнсть з днання при тиску робочого сере довища бльше 1 МПа як правило може бути забезпечена тльки при захищенй конструкц затвора У табл 1 перерахован основн неметалев матерали що за стосовуються для виготовлення прокладок меж хнього застосу вання Азбестовий картон просочений мастилом суриком чи рд ким склом може використовуватися для ущльнення з днань трубо проводв бензину гасу мнеральних органчних кислот Таблиця Характеристики неметалевих прокладок Параметри середо- Тип вища (не бльше) Середовище, що Матерал прокла прокладок проводиться Темпера- Тиск Р, док тура Т, К МПа Полотно аз- Вода, бензин, гас, мастило, бестове ар- 723 2,5 нафтопродукти продукти х Плоск моване згоряння Гума технч- Вода, мастило, паливо,20%-н 243...323 1,6 Те ж на листова розчини кислот лугв Шнур гумо- Вода, мастило, паливо, 20%-н 243...323 1,6 Кльця вий розчини кислот лугв Вода, повтря, пара, амак, ви Паронт 723 5,0 пускн гази, розчини кислот, Плоск лугв Паронт 323 7,5 Бензин, гас, мастило Те ж УВ- Повтря, нертн гази, бензин, Фбра лис 373 8,0 гас, мастило, кисень, вугле- Те ж това кислота А Я Казарзов А Ф Галь С М Пишнв Продовж табл Параметри середо- Тип Матерал вища (не бльше) Середовище, що прокла проводиться прокладок док Темпера- Тиск Р, тура Т, К МПа Текстолт 373 6,0 Вода, мастило Плоск Вода, розчини кислот, Полбутилен 233...313 0,1 лугв, органчн роз- Те ж чинники Пластикат Вода, розчини кислот, полхлорвн- 258...313 1,6 лугв, органчн роз- Те ж ловий чинники Плоск, Вода, повтря, кисло Фторопласт-4 213...523 6,4 шнур, ти, луги кльця Вода, мастило, повтря, Шкра 303 1,0 Те ж нертн гази, бензин Металев прокладки застосовуються в трубопроводах з висо кими тиском (бльше 1,6 МПа) температурою (бльше 100 оС). Най бльш поширен завдяки простот виготовлення плоск, кругл зуб част прокладки.
Плоск прокладки використовують при високих тисках робочого середовища в захищених стиках. пхнми недолками висок зусилля обтиснення, низьк опр повзучост та пружне вдновлення. Плоск прокладки виготовляють з алюмню, мд, свинцю, монель-металу, м'яко вуглецево нержавючо стал.
Кругл прокладки виконують з дроту алюмню, мд, м'яко вуг лецево нержавючо стал. Вони служать для ущльнення плоских поверхонь чи поверхонь з проточкою на них V-подбних канавок.
Зубчаст прокладки (рис. 3.13,а) виготовляють з рзних матера в за допомогою механчно обробки. Найбльш широко застосо вуються зубчаст прокладки з стал для ущльнення з'днань трубо проводв пари живильно води. Для трубопроводв при темпера тур пари до 750 К тиску до 6,4 МПа застосовують зубчаст про кладки з стал марок 05КН, 08КН, 10, 15М, 20М, 15ХМ. Для трубо проводв з температурою пари до 780 К робочим тиском до 14,0 МПа ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ використовують зубчаст прокладки з стал ОХ18Н10Т;
з темпера турою пари до 880 К тиском до 14,0 МПа - з азотовано стал 35ХМЮА. Вершини зубцв прокладок мають бути виконан одна ково ширини (0,15...0,30 мм) в однй площин, що перевряться на плит по фарб. Допускаться непаралельнсть площин прокладок не бльше 0,05 мм. Зубчаст прокладки й ущльнювальн поверхн фланцв повинн оброблятися за сьомим класом чистоти.
о а б в Рис. 3.13. Прокладки:
а - зубчаста;
б - нзова;
в - порожня Зубчаст прокладки потребують великих зусиль обтиснення, ма ють порвняно малу пружнсть та недостатнй опр повзучост при великих напругах високих температурах. - недолки не дозволяють створити надйно герметизац затворв, особливо при змнних темпе ратурах робочого середовища.
Прокладки перед установкою в з'днаннях трубопроводв пари рекомендуться обмазувати шаром мастики графтовою обмазкою.
Склад мастики: свинцевий глет - 45 %, залзн ошурки - 21 %, вохра - 17 %, крейда - 12 %, графт - 5 % чиста натуральна олфа в клькост, необхднй для одержання пасти. Застосовують також мастику такого складу: Si2 - 4,07 % ;
CaО4 - 12,04 %;
NaCl - 0,3 %;
Fe2O3 - 44,82 %;
MgSO4 - 7,89 %;
NaSO4 - 1,6 %;
BaSO4 - 15,72 %;
вода летк речови ни - 13,56 %.
Зубчаст прокладки з мд М3 застосовують для трубопроводв А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв з температурою робочого середовища до 523 К, з мд Ml - до 673 К робочим тиском до 20,0 МПа.
Ромбчн прокладки виконують з мд, м'яко вуглецево хромисто стал для ущльнення штуцерних з'днань. Мдн ромбчн прокладки придатн для ущльнення штуцерних з'днань повтря високого тиску.
Перед установкою мдн прокладки вдпалюють при температур 873Е923 К.
Для ущльнення фланцевих з'днань трубопроводв живильно води пари застосовують нзов прокладки (див. рис. 3.13,б). Для трубопро водв живильно води х виготовляють з стал 20, для трубопроводв пари з температурою до 750 К - з стал 15М, з температурою бль ше 750 К - з стал 15ХМ.
При використанн нзових прокладок ущльнення вдбуваться по вузькй кльцевй смужц. Прокладки необхдно виконувати з стал бльш м'яко, нж упорн поверхн фланцв. Ущльнювальн поверхн фланцв прокладок мають бути ретельно вдшлфован, а хн прилягання переврене на фарбу. Лнзов прокладки забезпечують високу надйнсть герметизац затворв при високих тиску темпера тур робочого середовища.
Гофрован прокладки виготовляють штампуванням з тонколисто вого прокату алюмню, мд, монель-металу, стал. Для прокладок вико ристовують метал товщиною 0,25Е0,80 мм. Крок мж гофрами про кладок склада 1,2Е6,0 мм, висота гофрв - 0,6...3,0 мм. Гофрован одношаров прокладки застосовують при тиску робочого середовища до 3,5 МПа, двошаров тришаров - до 7,0 МПа.
Порожн металев прокладки (див. рис. 3.13,в) мають пдвищену пружнсть, потребують менших зусиль обтиснення в порвнянн з суцльними зубчастими металевими прокладками. Порожн про кладки з отворами на внутршнй сторон завдяки ефекту самоущ льнення можуть працювати при тиску середовища до 350 МПа. Затяг болтв повинен забезпечувати пружн деформац порожнього кльця пластичн деформац тльки по смужц торкання прокладки з ущль нювальними поверхнями фланцв. Для зменшення затягу болтв кль ця покривають легко деформвним матералом. Порожн металев прокладки виготовляють з трубок нержавючо стал, монель-металу, маловуглецево стал з товщиною стнки 0,15...3,0 мм. Як покриття використовують фторопласт-4, мдь, србло. Для захищення ущль ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ нювальних клець вд радальних розтягв затвор виконують з обме жувальним буртом чи кльцем.
Для виготовлення металевих прокладок найбльш широко засто совують свинець, мдь, алюмнй, вуглецев, легован нержавюч стал, монель-метал, нкель. Матерал металевих прокладок, хня форма меж застосування наведен в табл. 3. Таблиця 3.11. Характеристики металевих прокладок Параметри середо вища (не бльше) Тип Матерал Середовище, що Темпе- Тиск Р, прокла прокладок проводиться док ратура МПа Т, К Срчанокисл кис- Плоск, Свинець С2 373 5, лоти кругл Повтря, пара, ди- Плоск, зельне паливо, наф- кругл, Мдь М1, М3 523 20,0 та, мастило, фреон, ромбчн, вуглекислота гофро ван Пара, нафтопродук- Плоск, Алюмнй ти, мастило, азото- кругл, А999, А85, 2, 573 воднева сумш, ки- гофро А7, А6, А5, 6, сень, розчини азот- ван А но кислоти Перегрта пара, ам- Плоск, ак, вода прсна зубчаст, Монель-метал морська, бензин, м- кругл, НМЖМц 700 10, неральн мастила, гофро 28-2,5-1, продукти горння ван (до 7,0 МПа) Насичена перена- Плоск, сичена пара, луги, кругл, Нкель 725 7,0 нейтральн розчини зубчаст солей, розведений амак А Я Казарзов А Ф Галь С М Пишнв Продовж табл Параметри середо вища (не бльше) Тип Матерал Середовище, що Темпе- Тиск Р, прокла прокладок проводиться док ратура МПа Т, К Насичена перегр- Гофро Сталь марок та пара, прсна вода, ван 700 6, Ст2, Ст3 нафтопродукти, мас тило Зубчаст, Сталь 783 14,0 Перегрта пара, жи- нзов, 0Х18Н10Т 473 20,0 вильна вода порожн кльця Комбнован прокладки, поднуючи позитивн властивост метале вих неметалевих прокладок, мають пружнсть, мцнсть, не потре бують великих зусиль обтиснення, допускають зниження точност чистоти обробки ущльнювальних поверхонь фланцв. Комбнован прокладки виготовляють з листового алюмню, свинцю, мд, нкелю, монель-металу, вуглецево, леговано нержавючо стал. Як напов нювач застосовують азбестовий картон або шнур, фторопласт. Азбес тов наповнювач використовують для прокладок у з'днаннях трубо проводв з температурою робочого середовища до 770Е970 К, фто ропласт - до 525 К. На рис. 3.14 показан основн типи комбнова них прокладок.
Хвиляст прокладки виготовляють методом штампування з тон ких металевих листв товщиною 0,25Е0,50 мм. Крок хвиль склада 3Е6 мм, висота прокладки - 2Е4 мм. У заглибини мж хвилями по обидва боки укладають азбестовий шнур на клею, а потм поверхню прокладки графтують. Азбометалев хвиляст прокладки з мдною основою застосовують для ущльнення з'днань трубопроводв живиль но води пари при тиску до 2,5 МПа температур до 525 К, з осно вою з вуглецево чи нержавючо стал - для трубопроводв при тиску до 6,4 МПа температур до 750 К. При високих тиску температур робочого середовища використовують переважно закрит хвиляст прокладки. пхня металева основа виконуться з мдного, алюмн ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ вого листа або з тонкого листа маловуглецево чи нержавючо стал, наповнювачем азбестовий картон. Також застосовують точен хви ляст прокладки, у канавки яких укладають азбестовий шнур. Вони мають бльшу мцнсть у порвнянн з штампованими можуть вико ристовуватися при бльш високих параметрах робочого середовища.
а б в г д е ж з и к Рис. 3.14. Прокладки комбнован:
а - металева точена з азбестовим шнуром;
б, в, е, - плоск закрит;
г, д - напвзакрит;
ж - хвиляста закрита;
з - кругла й овальна закрит;
и - хвиляст;
, к - складен Закрит плоск прокладки складаються з м'якого наповнювача, покритого металевим кожухом. Завдяки високй пружност вони добре забезпечують ущльнення з'днань трубопроводв в умовах релаксац напруг у деталях з'днань. Азбометалев прокладки з нкель ним кожухом застосовують для трубопроводв пари з температурою до 573 К тиском до 5,0 МПа, з мдним кожухом - для трубопрово дв з температурою до 523 К тиском до 3,5 МПа.
Використовують також складен прокладки з зубчасто метале во прокладки кожуха з неметалевого матералу. Матерал зубчас то прокладки кожуха вибирають у залежност вд середовища, що А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв проводиться, та його параметрв. Звичайно як покривний кожух служать паронт фторопласт. Наявнсть кожуха з неметалевих мате ралв знижу зусилля обтиснення полпшу ущльнення з'днань.
Спрально навит прокладки виконують з профльовано стрчки стал ОХ18Н10 товщиною 0,25 мм паронтово стрчки товщиною 0,3Е0,5 мм або стрчки з азбестового паперу товщиною 0,3Е0,4 мм (рис. 3.15). Спрально навит прокладки вдрзняються високою пруж нстю. При деформац прокладки в процес обтиснення на 30 % псля зняття навантаження розмр вдновлються до 80Е85 % початко во товщини. Випробування спрально навитих прокладок показують, що завдяки пружност релаксацйнй стйкост вони можуть забезпечи ти герметичнсть фланцевих з'днань трубопроводв пари при тиску до 7,5 МПа температур до 750Е775 К при рзких змнах температури.
АЦА 0, Рис. 3.15. Прокладка спрального навита:
1, 3 - обмежувальн кльця;
2 - спральна частина (сталева стрчка стрчка-наповнювач) У гдросистемах ПА для ущльнення поршнв застосовують U-подбн манжети поршнев кльця з гуми, для поршнв великих даметрв нод використовують металев кльця. Робоча рдина надхо дить в порожнину манжети, розпира щльно притиска до ущль 3, ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ нювальних поверхонь. На рис. 3.16 показан снуюч види ущльню вальних манжетв.
Для тискв до 200...300 атм застосовують гумов ущльнювальн кльця круглого перерзу, здатн працювати протягом бльше 100 циклв.
в б а д г Рис. 3.16. Ущльнювальн манжети:
а - U-подбн;
б - кутиков;
в - чашков;
г - шевронн;
д - кльця круглого перерзу 3.8. Кабел й електромереж Кабельн н мереж ненаселених ПА за свом розташуванням вд носно мцних корпусв апарата подляються на внутршн зовншн.
Для мереж внутршньо комутац використовуться весь асор тимент електротехнчних монтажних дротв арматури загальнопро мислового застосування [56], а кабельн мереж зовншньо заборт но комутац потребують бльш детального розгляду.
Для з'днання силових електромеханзмв з джерелами струму на малих середнх глибинах (до 2000 м) широко застосовують суднов кабел з гумовою золяцю типу НРШМ. У цьому випадку заткання води всередину кабелю запобгаться герметизацю кабельних вводв.
Кабел типу НРШМ складаються з рзного числа струмопровд них жил (звичайно вд 2 до 19), закритих загальною подвйною гумо А Я Казарзов А Ф Галь С М Пишнв вою оболонкою. Кабел з звичайною гумовою золяцю поступово витискуються важкозаймистими кабелями з золяцю з етиленпро пленово чи силконово гуми, рдше - з неорганчною золяцю.
Широко використовуються для ненаселених ПА кабел високого тиску типу КВД, як мають подовжню герметизацю струмопровд них жил з гуми, а також кабел типу СМПЭВГ з полвнловою зо ляцю зовншнм екраном, заповнен всередин желеподбним зопро пиленовим спиртом.
Зовншнй вигляд деяких кабелв перерахованих типв наве дений на рис. 3.17, а х характеристики - в табл. 3.12.
а б в Рис. 3.17. Поперечний перерз кабелв типу НРШМ 4 4,5 (а), КВДН-100-4 1,5 (б), СМПЭВГ-100-19 0,75 (в):
- зовншня оболонка;
- прокладка з лавсаново стрчки;
- внутршня золяця провдникв;
- заповнювач з твердо гуми;
- заповнювач желе подбний Особливо складною задача створення кабелв для прив'язних телекерованих буксированих ПА, як одночасно вантажонесучим елементом каналом передач енерг й нформац. Через обмеженсть мност барабанв суднових лебдок даметр таких кабелв звичайно не перевищу 19Е25 мм при довжин 6000Е8000 м. Варанти конструк тивного виконання кабелв-тросв [46, 56] зображен на рис. 3.18. Ос таннми роками як вантажонесуч елементи кабель-тросв викорис товують синтетичн матерали кевлар [4, 5] флстран, як мають густину, близьку до густини води, дозволяють зменшувати масу кабелю в 6...10 разв, а також створювати кабел з нульовою пози тивною плавучстю (табл. 3.14).
Таблиця 3.12. Характеристики силових кабелв, використовуваних на ненаселених ПА Кльксть площа Зовншнй Маса одного Розривне Допусима Марка кабелю перерзу струмо- даметр, погонного зусилля, кН напруга, В ведучих жил, мм2 мм метра, кг НРШМ-210,5 210,5 20,5 0,540 4,3 НРШМ-37,5 27,5 18,0 0,410 4,9 КВДН-100-41,5 41,5 15,5 0,360 2,6 КНРГ-100-31 31,0 13,0 0,240 2,4 КРМЭГ-60-36 36,0 18,0 0,570 5,4 СМПЭВГ-100-40,5 40,5 8,5 0,095 1,1 СМПЭВГ-100-41,0 41,0 8,5 0,116 1,4 СМПЭВГ-100-41,5 41,5 9,5 0,185 1,6 СМПЭВГ-100-42,5 42,5 11,0 0,248 2,2 СМПЭВГ-100-70,75 70,75 11,0 0,234 1,6 СМПЭВГ-100-120,75 120,75 14,5 0,256 2,8 СМПЭВГ-100-121,5 121,5 17,0 0,700 3,3 СМПЭВГ-100-191,5 191,5 19,0 0,715 3,4 СМПЭВГ-100-520,75 520,75 22,4 1,100 3,1 ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв кабелю в 6...10 разв, а також створювати кабел з нульовою пози тивною плавучстю (табл. 3.13).
a б в Рис. 3.18. Кабель-троси конструкцй:
а - з внутршнм вантажонесучим тросом;
б - з зовншнм вантажо несучим обплетенням з дроту;
в - з зовншнм вантажонесучим об плетенням з синтетичного матералу;
1 - зовншня пластикова обо лонка;
2 - наповнювач;
3 - внутршня гнучка оболонка;
4 - централь ний вантажний трос;
5 - електричн провдники в золяц;
6 - дротов вантажонесуч елементи;
7 - вантажонесуче обплетення з синтетики Таблиця 3.13. Характеристики синтетичних матералв вантажонесучих еле ментв кабель тросв Границя мцност, Вдносне Густина, Матерал видовження, % кг/м3 в, МПа Кевлар 1170 830...850 Флстран 1120 740...760 СВМ1-100 1160 820...900 ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ Експлуатаця кабель-тросв з внутршнм вантажонесучим тро сом виявила х стотний недолк, неминучий для дано конструкц, який виявляться в ушкодженн золяц електричних провдникв при перетисканн х силовим тросом. Кращ результати в порвнянн з багатожильними конструкцями показав одножильний коаксальний кабель-трос з зовншньою вантажонесучою оболонкою [12, 56].
Коаксальна пара кабелю здйсню пропускання сигналв з мн мальним згасанням фазовим спотворенням передачу силового живлення з мнмальними втратами. Кабел типв КГП1/9 з згасанням сигналу 1910Ц3 дБ/м КГП4/13 з згасанням 910Ц3 дБ/м при частот 6 МГц використовуються для електроживлення буксированих апа ратв сер "Звук" [46, 56].
Велику увагу останнм часом придляють застосуванню для нена селених ПА кабелв з волоконно-оптичним нформацйним каналом, як забезпечують мале згасання сигналв, широкий частотний да пазон абсолютну незалежнсть вд перешкод з боку силових нй електроживлення. Крм того, хня маса даметр можуть бути значно зменшен в порвнянн з традицйними кабелями.
Лабораторн зразки волоконних кабелв мають згасання поряд ку (0,5...2,0)10Ц3 дБ/м, але зразки, що випускаються промислов стю, поки забезпечують згасання (10...20)10Ц3 дБ/м смугу пропус кання 30...3000 МГц/км. Телекерований робочий ненаселений ПА "Scorpio" обладнаний волоконно-оптичною ню зв'язку (ВОЛЗ) зовншнм даметром 25,4 мм. Оглядовий ненаселений ПА "Маркос" керуться за допомогою ВОЛЗ з обплетенням з кевларово стрчки.
ВОЛЗ мстить шсть оптичних каналв, його зовншнй даметр 34 мм.
При довжин кабелю 500 м згасання в н, включаючи втрати в рознманнях, становить 7 дБ. Розривне зусилля кабелю 98 кН. У бльш сучасних розробках оглядових ненаселених ПА RTV-400 RTV- даметр кабелю зменшений вдповдно до 26 мм 12,5 мм при зниженн загальних утрат у канал.
ВОЛЗ зв'язу ненаселений ПА з судном-носм, забезпечуючи живлення електричним струмом бортових електроспоживачв ПА, передачу на нього керуючих сигналв одержання вд нього нформа ц. У ВОЛЗ замсть коаксальних пар застосоване тонке кварцове во локно даметром 20...25 мкм. Воно укладено в двошарову захисну труб часту оболонку з полетилену зовншнм даметром близько 120 мкм.
У 90-х роках XX столття освона технологя застосування у ВОЛЗ кварцово мононитки, так званого "мода", даметром 7...10 мкм.
Це дало можливсть зменшити даметр каналу до 35...40 мкм створити А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв дво-, триканальн нформацйн кабел для глибин бльше 1000 м дов жиною до 10 км з зовншнм даметром 2,6...2,8 мм.
Як силов елементи в конструкц ВОЛЗ використовуються волок на синтетичного матералу кевлар (аналог волокна СВМ). Мцнсть на розрив волокон матералу кевлар дорвню мцност на розрив сталевого дроту, а питома маса в 5,35 разу менше. Струмоведуч жили в кабелях, що мають кевларов мцн елементи, виконан з мд.
Основн технчн характеристики деяких ненаселених ПА, що вико ристовують ВОЛЗ, наведен в табл. 3.14.
Таблиця 3.14. Характеристики ненаселених пдводних апаратв з оптико волоконними кабелями Назва ненаселеного ПА з ВОЛЗ, крана-розроблювач "Дуал Гид- "Хорнет Характеристики "СОЛО", "Долфин-3К", ра-2500", 500", Япо Норвегя Японя США ня Маса НПА в по 2000 1200 120 втр, кг Глибина зану- 1500 500 рення, м (2500) (5000) Швидксть ходу, 4,5 2,5 3,0 3, вуз Кабель ВОЛЗ, довжина, м /да 3000/24 3850/24 800/7 5000/ метр, мм Назва ненаселеного ПА з ВОЛЗ, крана-розроблювач "Троян", Характеристики "Ригворкер", "Дрегонфлай", Великобрита Великобританя Великобританя ня Маса НПА в по 635 1150 втр, кг Глибина зану 914 1800 рення, м Швидксть ходу, 2,0 3,0 2, вуз Кабель ВОЛЗ, довжина м / да- 1500/20 2500/22 1500/ метр, мм ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ Малий зовншнй даметр ВОЛЗ зменшу гдродинамчний опр. Так властивост ВОЛЗ знижують енерговитрати на буксиру вання ненаселеного ПА в умовах великих глибин, а також пдвод них течй з швидкостями до 2 вуз.
Ненаселений ПА "Dual Gydra-2500" як основну кабельну ню ма ВОЛЗ довжиною 2750 м мцнстю на розрив порядку 12,7 тс.
Кабель здатний витримати до 100 циклв перемотування. Обплетення кожного свтловоду, а також силов шнури й обплетення кабелю виконан з кевларових волокон. По кабелю передаться трифазний струм напругою 2000 В. Потужнсть електроживлення для спецаль ного устаткування (гдролокатор бчного огляду, система наведення ненаселеного ПА на об'кт, телевзйна камера, манпуляторний при стрй фотокамера) становить 50 кВт. Основний кабель доповнений плавучим з'днанням довжиною 137 м даметром 38 мм.
.. Засоби зовншньо комутац Для стикування нформацйних каналв, датчикв та ншого за бортного устаткування мж собою системою керування ПА слу жать засоби зовншньо комункац. Вони виконуються в трьох прин ципово рзних виконаннях - у вигляд гермовводв (ГВ), гермороз нмань (ГР) маслозаповненими. ГВ ГР перешкодою для проник нення води в мцний корпус герметизують кнець кабелю. Викону ються ГВ ГР найчастше в одному з двох варантв: перший - з гер метизацю зони контакту вд морсько води мцними стнками роз нмання гумових ущльнень усередин його, другий - заливанням контактних пар пластмасою зовншнм ущльненням у вигляд гу мово муфти. Характерним прикладом зовншнх комутуючих при стров першого типу гермовводи герморознмання сер РЭГ, роз рахован на робочу глибину до 6000 м для кабелв типу НРШМ КВД. Основн ущльнення приднувальн вузли рознмань унфко ван. Зовншнй вигляд рознмання РЭГ-7-25-2 наведений на рис. 3. [46, 56], а технчн характеристики в - табл. 3.15.
Герметизаця проводв у рознманнях другого типу здйснються епоксидним компаундом з наповнювачем з пилоподбного кварцу.
Зовншня частина закладення кабелю вулканзуться гумою в спец альнй прес-форм.
А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв До недолкв рознмань другого типу варто вднести складнсть конструкц, необхднсть ретельно пдготовки спряжуваних частин псля виготовлення велику кльксть ущльнювальних клець, що знижу надйнсть з'днання. Певн труднощ виклика також зали вання компаундом кнцв кабелю з великим числом важкодоступ них порожнин.
5 2 14 Рис. 3.19. Герморознмання РЭГ-7-25-2, використовуване на ПА УЗвукФ:
1 - мцний корпус;
2 - гумов кльця;
3 - гнзда;
4 - стягуюча накидна гайка;
5 - сталевий корпус;
6 - контактн штир;
7 - розрзний корпус;
8 - герметизувальний вузол;
9 - кабель;
10 - монтажне кльце;
11 - епоксид на герметизувальна заливка;
12 - пробка з епоксидного компаунда;
13 - штатна вставка;
14 - сталевий корпус;
15 - провд БПВЛ;
16 - гайка Пластмасов гермовводи (рис. 3.20) позбавлен деяких з згада них недолкв: вони простш, тех нологчнш у виготовленн, ма 4 ють меншу масу, не кородують забезпечують надйне електричне з'днання, що мало залежить вд зносу спряжуваних поверхонь.
Складност виготовлення спецаль них пресформ швидко окупаються при серйному виробництв. Типо Рис. 3.20. Пластмасовий гермоввд:
розмрний ряд таких герморозн 1 - розетка;
2 - вилка;
3,9 - гумов кльця;
4 - гумова втулка;
5 - розетка;
6 - гнз- мань, розрахованих для роботи на до;
7 - кабель;
8 - накидна гайка;
глибинах до 6000 м, наведений у табл. 3.16.
Таблиця 3.15. Характеристики глибоководних рознмань сер РЭГ Допустимий Кльксть Допустима Габаритн розмри, мм Тип струм на кон Марка контактних напруга, рознмання тактну пару, Маса, кг пар В А 3640/0, РЭГ-4-5-2 4 5 Слабко- РЭГ-7-5-2 7 5 500 3640/0, струмов РЭГ-19-5-2 19 5 3645/0, РЭГ-32-5-2 32 5 4048/0, 3645/0, РЭГ-1-25-2 1 25 Середньо- РЭГ-4-25-2 4 25 500 4048/0, струмов РЭГ-7-25-2 7 25 4450/0, РЭГ-15-25-2 15 25 4659/0, Сильно- РЭГ-1-200 1 200 - струмов РЭГ-1-400 1 400 Високо- РЭГ-1-50-2-5 1 50 5000 - вольтн ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв Таблиця 3.16. Характеристика глибоководних рознмань з пластмаси сер РЭПА допустима напруга В Допусти Кльксть Габарити, мм Тип мий струм Марка контакт рознмання на контакт Маса, кг них пар ну пару, А Слабкостру- РЭПА-4-5-18 4 3084/0, мов РЭПА-8-5-18 8 3084/0, РЭПА-12-5-24 12 42115/0, РЭПА-21-5-36 21 64120/0, РЭПА-31-5-36 31 64120/0, Середньо- РЭПА-4-25-24 4 42115/0, струмов РЭПА-7-25-24 7 42115/0, Сильностру- РЭПА-1-200-24 1 42115/0, мов РЭПА-3-100-36 3 64120/0, РЭПА1-400-36 1 64120/0, Певний нтерес становлять конструкц вузлв крплення кабель троса з внутршнм зовншнм вантажонесучим обплетенням, як дозволяють передавати зусилля безпосередньо на корпус пдвще ного апарата. Конструкця гермовводу для кабель-троса з внут ршнм вантажонесучим тросом пода на на рис. 3.21.
Рис. 3.21. Вантажонесучий гермоввд для привязного легкого ПА:
1 - отвр;
2 - сталевий корпус;
3 - рифлення для заливання гумового герметизуючого вуз ла;
4 - ущльнювальн кльця;
5 - мцна сфера апарата;
6 - сталевий корпус тросового затис кача;
7 - отвр;
8 - втулка;
9 - тефлонова шай ба;
10 - подвйний конус;
11 - гвинт у корпус вводу;
12 - гайка;
13 - натяжний гвинт Для зменшення числа вводв кабелв у мцн корпуси викорис товують спецальн пристро, як називаються комутацйними ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ коробками являють собою невелик мност з герморознманнями, з'днаними мж собою у певнй послдовност.
Одна сторона гермовводв заливаться спецальним компаун дом, а до ншо приднуються кабел периферйних пристров.
На рис. 3.22 подано схемне зображення фрагмента системи зов ншньо комутац ненаселеного ПА комутацйно коробки.
Д1 Д2 Д3 Д НС 40,5 40,5 40,5 40, 40, КК 190, МК аб Рис. 3.22. Схемне зображення фрагмента системи зовншньо комутац НПА (а) комутацйно коробки (б):
1 - датчики периферйних пристров;
2 - насосна станця;
3 - кабельна коробка;
4 - мцний корпус системи керування;
5 - акумуляторна батарея;
6 - корпус кабельно коробки;
7Ц гермовводи;
8 - кабел з рознманням;
9 - герметизувальна заливка У деяких випадках зовншн комутацйн кабельн системи вико нують маслозаповненими, як, наприклад, на ненаселеному ПА "Ман та 1,5", "Скат-гео", "Акватор", "Эрик-II" та н. Це пояснються порв няною простотою конструкц, доступнстю використовуваних мате ралв устаткування [1, 48].
Досвд створення використання маслозаповнених систем до зволя сформулювати основн принципи хньо побудови [48, 56]:
елементи електроустаткування ПА, як розташовуються в роз вантажених боксах з однаковим надлишковим тиском типом д А.Я. Казарзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнв електрика та не чинять пд час роботи взамних перешкод, подну ються мж собою кабелями в пружних маслозаповнених шлангах з використанням прохдних для мастила електричних рознмань (якщо виникають перешкоди, блоки роз'днують, екранують з'днують через рознмання, що витримують перепад тиску 0,1...0,3 МПа);
кожен зольований блок заглибного електроустаткування забез печуться окремою компенсацйною системою й електричним колек тором для маслозаповнено комутац, тиск усередин боксв з апа ратурою ма бути вище забортного на 0,1...0,2 МПа. За своми елек тричними характеристиками маслозаповнен кабел бльш стабльн мають меншу масу, нж кабел з подовжньою герметизацю такого ж даметра. Для золяц маслозаповнених кабельних нй використо вуться тефлон, полуретан, неопрен, фторопласт, полвнл, як доб ре працюють у будь-якому масляному середовищ. Делектричн вла стивост мнеральних масел типу Е-750 та м подбних збергаються при потраплянн в них до 9 % морсько води. Рекомендац з вибору делектричних рдин наведен в роботах [21, 48, 56]. Прикладом уда лого конструкторського ршення масляного комутатора маслоза повнен гермовводи ненаселеного ПА "Скат-гео" (рис. 3.23).
10 1 Рис. 3.23. Маслозаповнений гермов вд ПА ФСкат-геоФ:
1 - кришка;
2 - гумове кльце;
3 - гайка;
5 4 - штуцер;
5 - полетиленова трубка;
6 - ста 6 кан гермовводу;
7 - гумове кльце;
8 - мц ний корпус ПА;
9 - штатне рознмання типу РСТС;
10 - контакти штатного роз нмання Великий нтерес з погляду можливост стикування ненаселеного ПА з зовншнми енергоблоками, нструментальними модулями рзним робочим устаткуванням становлять електричн рознмання, як дозволяють виконувати комутацйн операц в пдводному по ложенн. З'днання контактв у такому рознманн здйснються в спецальнй камер, заповненй делектричною рдиною з самоущль нюваними щлинами, крзь як проходять контактн штир [46, 56].
Корпус рознмання виконують з металу чи пластмаси. Випробування рознмань показали хню повну безпеку при напруз 600 В струм ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ до 20 А, здатнсть надйно працювати збергати високий опр зо ляц в присутност завислого пску мулу на глибинах до 1500 м.
Зовншнй вигляд таких рознмань показано на рис. 3.24 [59].
а б Рис. 3.24. Електричн рознмання, що дозволяють виконувати комутацйн операц в пдводному положенн Загальною тенденцю в проектуванн комутацйних мереж ПА зменшення клькост зовншнх рознмань на мцних корпусах за ра хунок агрегатування рзнопланових кабелв та перехд на оптоволо конн кабел. Доцльно вдмтити тенденцю до мнатюризац розн мань за рахунок впровадження матералв з високими делектрич ними властивостями пдвищення точност з'днань.
А Я Казарзов А Ф Галь С М Пишнв СПИСОК ЛТЕРАТУРА 1. Автоматические подводные аппараты /М Д Агеев, Б А Каса ткин, Л В Киселев и др. - Л.: Судостроение, 1981. - 224 с.
2. Автономный ОПА "Nautile" // Зарубежная военно-морская техника. - 1991. - № 21/22. - C. 25Ц31.
3. Александров В Г., Базанов Б И. Справочник по авиационным материалам и технологии их применения. - М.: Транспорт, 1979. - 263 с.
4. Берто Г О. Океанографические буи. - Л.: Судостроение, 1979.
- 214 с.
5. Боровиков П А., Самарский В Н. Подводная техника морских нефтепромыслов. - Л.: Судостроение, 1980. - 176 с.
6. Бугаенко Б А., Галь А Ф Способы подъема затонувших объек тов с использованием подъемных модулей из твердых пустотелых наполнителей // Судостроение.Ц 1994. - № 1. - С. 11Ц14.
7. Будов В М. Судовые насосы: Справочник. - Л.: Судострое ние, 1988. - 432 с.
8. Васильев В Ю, Крутиков А В, Засорин В В Новое направле ние в использовании подводно-технических средств // Судострое ние за рубежом. - 1990. - № 3. - С. 62Ц73.
9. Глубоководные аппараты // Судостроение за рубежом.Ц 1971.
- № 1 (49). - С. 136Ц139.
10. Гольдин Э Р, Козлов В П, Челышев Ф П. Подводно-техниче ские, судоподъемные и аварийно-спасательные работы: Справоч ник. - М.: Транспорт, 1990. - 336 с.
11. Диомидов М Н, Дмитриев А Н. Подводные аппараты. - Л.:
Судостроение, 1966. Ц363 с.
12. Диомидов М Н., Дмитриев А Н. Покорение глубин. - Л.: Су достроение, 1974. - 324 с.
13. Дмитриев А Н. Проектирование подводных аппаратов. - Л.:
Судостроение, 1978. - 234 с.
14. Дмитриев А Н, Диомидов М Н Разведчики океанских глу бин. - Л.: Судостроение, 1968. - 216 с.
15. Дмитриев А Н, Зафман М Л., Неретин В Н Подводные раз ведчики: Рыбопромысловый подводный флот. - Л.: Судостроение, 1984. - 168 с.
16. Захаров Ю В, Симоненко Н А. Требования зарубежных клас ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ сификационных обществ к системам жизнеобеспечения водолазных комплексов // Судостроение за рубежом. - 1987. - № 7 (247). - С. 13Ц22.
17. Илларионов Г Ю Необитаемые подводные аппараты и их системы. - Владивосток: Изд-во Дальневост. ун-та, 1990. - 56 с.
18. Епифанов Б С Судовые системы: Учебник. - 2-е изд. - Л.:
Судостроение, 1980. - 176 с.
19. Куликов А Т Материалы и арматура для судовых трубопро водов: Справочное пособие. - Л.: Судостроение, 1973. - 280 с.
20. Левенберг В Д., Романовский Г Ф, Горбов В М Энергетиче ские установки подводных аппаратов: Учебное пособие. - Николаев:
НКИ, 1978. - 73 с.
21. Лобанов В А. Справочник по технике освоения шельфа. - Л.:
Судостроение, 1983. - 288 с.
22. Малые АЭУ на японских ОПА // Судостроение. - 1992. - № 1.
- С. 10.
23. Марков В Г, Писаренко Г К, Разумихин Е М Подводный аппарат "Русь" с глубиной погружения 6000 м // Судостроение. - 1991.
- № 7. - С. 3Ц6.
24. Машиностроение. Энциклопедический справочник. Констру ирование машин / Под общ. ред. Л К Мартекса. - Л.;
М.: ГНТИМЛ, 1949. - Т. 12. - 716 с.
25. Необитаемые подводные аппараты / Под ред. А В Сытина.
- М.: Воениздат, 1975. - 159 с.
26. Николаев В П, Смирнов Ю А, Шекалов В И Разработка пер спективных химических источников тока для объектов ВМФ в США // Судостроение за рубежом. - 1980. - № 5. - С. 56Ц65.
27. Поспелов Л И Конструкции авиационных электрических машин. - М.: Энергоиздат, 1982. - 320 с.
28. Прасолов С Н, Амитин М Б. Устройство подводных лодок.
- М.: Воениздат, 1973. - 311 с.
29. Проектирование и постройка стальных торговых судов / Под ред. д Арнотта: Пер. с англ. - Л.: Гос. союз. изд-во судостроит. пром сти, 1959. - 308 с.
30. Пугачевский А А Обитаемые подводные аппараты больших глубин // Судостроение за рубежом. - 1989. - № 6. - С. 14Ц21.
31. Пугачевский А А Требования зарубежных классификационных обществ к плавучести и остойчивости обитаемых подводных аппа ратов // Судостроение за рубежом. - 1987. - № 12 (252). - С. 44Ц45.
А Я Казарзов А Ф Галь С М Пишнв 32. Подражанский А М, Сагалевич А М. Подводные обитаемые аппараты // Итоги науки и техники. Водный транспорт. - М.:
ВИНИТИ, 1980. - Т. 8. - С. 41Ц75.
33. Правила классификации и постройки обитаемых подводных аппаратов и глубоководных водолазных колоколов: Регистр СССР.
- Л., 1988. - 156 с.
34. Промышленная робототехника / Л С Ямпольский и др. - К.:
Технiка, 1984. - 264 с.
35. Птицын М В., Целемецкий В А. Разработка литиевых хими ческих источников тока высокой удельной энергии для зарубежных ВМС // Судостроение за рубежом. - 1987. - № 7. - С. 22Ц29.
36. Пышнев С Н К вопросу об эффективности использования систем регулирования плавучести автономного подводного работа Проектирование подводных аппаратов: Сб. науч. трудов. - Нико лаев: НКИ, 1990. - С. 10Ц19.
37. Пышнев С Н. Метод определения эффективности системы регулирования плавучести подводных аппаратов. Проектирование судов и судовых устройств:Сб. науч. трудов. - Николаев: НКИ, 1989.
- С. 117Ц123.
38. Разумихин Е М Подводные аппараты "Русь" и "Консул" с глубиной погружения до 6000 м // Судостроение. - 1998. - № 1. - С. 66Ц67.
39 Рябов В М, Хесин Ю Д Создание корпусов глубоководных аппаратов из сплавов титана для сверхбольших глубин // Судостро ение. - 1991. - № 7. - С. 6Ц9.
40. Системы и элементы глубоководной техники подводных ис следований: Справочник / В С Ястребов, Г П Соболев, А В Смир нов и др. - Л.: Судостроение, 1981. - 304 с.
41. Системы оборудования летательных аппаратов: Учебник для студентов втузов / М Г Акопов и др. - М.: Машиностроение, 1986. - 368 с.
42. Скачков Ю В, Белоусов О А. Перспективы применения элек трохимического генератора в составе судовой ЭЭС // Судостроение.
- 2003. - № 1. - С. 43Ц45.
43. Скурский Л М Требования зарубежных классификационных обществ к глубоководной технике // Судостроение за рубежом. - 1976. - № 1. - С. 48.
44. Снежницкий И В Глубоководный исследовательский подвод ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ ный аппарат "Shinkai-6500" // Судостроение за рубежом. - 1992. - № 3. - С. 5Ц24.
45. Спыну Г А Промышленные роботы: Конструирование и применение. - К.: Вища школа, 1985. - 176 с.
46 Суворов К Г Развитие и совершенствование подводных ап паратов // Судостроение. - 1978. - № 12. - С.1.
47. Угинчус А А. Гидравлика и гидравлические машины. - Харь ков: Изд-во Харьковского ун-та, 1970. - 395 с.
48. Хаукс Г Подводная техника. - Л.: Судостроение, 1979. - 288 с.
49. Хордас Г С. Расчеты общесудовых систем: Справочник. - Л.:
Судостроение, 1983. - 440 с.
50. Чемоданов А В Исследовательские обитаемые подводные аппараты с глубиной погружения 6000 м // Судостроение за рубе жом. - 1988. - № 9. - С. 68Ц70.
51. Черкасский В М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. - М.:
Энергоатомиздат, 1984. - 416 с.
52. Чинаев И А. Судовые системы. - М.: Транспорт, 1984. - 216 с.
53. Шанихин Е Н. Глубоководные аппараты СПМБМ "Мала хит" // Вооружение и техника. - 1992. - № 2. - С. 135Ц143.
54. Шанихин Е Н Зарубежные подводные аппараты // Судо строение. - 1972. - № 10. - С. 12Ц16.
55. Шепель В Т Предэскизное проектирование исследователь ских обитаемых подводных аппаратов с глубиной погружения бо лее 2000 м // Судостроение. - 1992. - № 1. - С. 7Ц9.
56. Ястребов В С, Горлов А А., Симинский В В Электроэнерге тические установки подводных аппаратов. - Л.: Судостроение, 1986.
- 208 с.
57. Ястребова Н А., Кондаков А И., Спектор Б А. Техническое обслуживание и ремонт компрессоров. - М.: Машиностроение, 1991.
- 240 с.
58. Marine Technology Society Journal. - 1982. - Ser. 15. - Vo1. IV, No 4. - P. 3Ц9.
59. Sea Technology. - 2002. - May. - P. 24;
June. - P.12.
ЗМСТ Вступ........................................................................................
Роздл 1. Загальна характеристика систем пристров пд водних апаратв.......................................................................... 1.1. Класифкаця систем пристров........................................ 1.2. Визначення маси й об'му загальносуднових систем при стров пдводних апаратв у першому наближенн.................. Роздл 2. Силов елементи систем пристров пдводних апа ратв.........................................................................................
2.1. Загальна характеристика силових елементв систем при стров пдводних апаратв........................................................ 2.2. Насоси................................................................................ 2.3. Компресори......................................................................
2.4. Електрогенератори..........................................................
2.5. Гдропневмоакумулятори................................................. 2.6. Гдравлчн пристро машини......................................... 2.7. Джерела електроенерг..................................................... 2.8. Електродвигуни мотор-редуктори................................
2.9. Виконавч пристро зворотно-поступального руху........ 2.10. Манпулятори манпуляторн пристро.......................
Роздл 3. Трубопроводи, арматура, ущльнення, електро мереж засоби комункац........................................................ 3.1. Трубопроводи....................................................................
3.2. Вибр основних характеристик труб................................
3.3. Арматура трубопроводв.................................................. 3.4. Запрна, регулююча, запобжна захисна арматура.......
3.5. Шланги.............................................................................. 3.6. Компенсатори трубопроводв........................................... 3.7. Ущльнення........................................................................ 3.8. Кабел й електромереж....................................................
3.9. Засоби зовншньо комутац............................................. Список тератури................................................................... КАЗАРкЗОВ Анатолй Якович ГАЛЬ Анатолй Феодосйович ПИШНкВ Сергй Миколайович ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОпВ СИСТЕМ ПДВОДНИХ АПАРАТВ ЧАСТИНА Навчальний посбник Видавництво НУК, 54002, м. Миколав, вул. Скороходова, Свдоцтво про внесення суб'кта видавничо справи до Державного рестру видавцв, виготвникв розповсюджувачв видавничо продукц ДК № 1150 вд 12.12.2002 р.
Редактор . Ю. Цицюра Комп ютерна правка та верстка В. Г. клесна Коректор Н.О. Шайкна Пдписано до друку 17.01.05. Формат 6084/16. Папр офсетний.
Ум. друк. арк. 9,3. Обл.-вид. арк. 10,1. Тираж 200 прим.
Вид. № 18. Зам. № 35. Цна договрна.
НУК Шановн панове Запрошумо Вас ознайомитись з можливостями книжкового ви давництва, висококвалфкован спецалсти якого забезпечать опе ративне та яксне виконання замовлення будь-якого рвня складност.
Наш головний принцип - задовольнити потреби замовника у повному комплекс полграфчних послуг, починаючи з розробки та пдготовки оригналу-макета, що виконуться на баз IBM PС, закнчуючи друком на офсетних машинах.
Крм цього, ми мамо повний комплекс пслядрукарського об ладнання, що да можливсть виконувати:
аркушепдбр;
брошурування на скобу, клей;
порзку на гльйотинах;
ламнування.
Видавництво також оснащено сучасним цифровим дублкато ром фрми "Duplo" формату А3, що да можливсть тиражувати з швидкстю до 130 копй за хвилину.
Для постйних клнтв - гнучка система знижок.
Отже, якщо вам потрбно надрукувати пдручники книги бро шури журнали каталоги рекламн листвки прайс листи блан ки взитн картки - ми до Ваших послуг й, 54002,.,., 5, 8(0512) 37-33-42;
39-81-46, 39-73-39, fax 8(0512) 39-73-26;
Pages: | 1 | 2 | Книги, научные публикации