Расчет якорно-швартового устройства

Дипломная работа - Физика

Другие дипломы по предмету Физика

1. Расчет электропривода якорно-швартового устройства

 

Якорно-швартовые механизмы обеспечивают оперативное выполнение якорно-швартовных операций, в значительной степени определяющих мореходные качества судна, а также его техническо-экономические показатели.

Электроприводы якорно-швартовых устройств должны обеспечивать:

  • возможность использования якорно-швартовых устройств /ЯШУ/ при тяжелых состояниях погоды и моря и его высокую надежность;
  • возможность запуска электродвигателя при полной нагрузке;
  • поддержание необходимого тягового усилия при пониженных частотах вращения исполнительного двигателя и при остановке;
  • стоянку двигателя под током в течение З0 сек с нагретого состояния;
  • удержание якоря на весу при снятом напряжении;
  • безопасность отдачи якоря;
  • наличие у электропривода диапазона скоростей, включая нормированную скорость подъема одного якоря c расчетной глубины и минимальную скорость подхода якоря к клюзу;
  • минимальную массу и оптимальную комплектность.

Работа ЯШУ регламентируется требованием морского Регистра и при ежегодных осмотрах производится освидетельствование инспектором Регистра ЯШУ с последующим разрешением на его дальнейшую эксплуатацию. В качестве якорных механизмов на судах применяются брашпили и якорные шпили.

Основные параметры брашпилей стандартизируются. Для судов создан нормализированный ряд отечественных электрических брашпилей. Ряд состоит из 13 моделей Б-1…Б-13 для цепей с калибром от 15 до 92 мм.

Шпили, применяемые в якорных устройствах, имеют вертикальное расположение оси. При этом основная частота передаточного механизма и электрооборудование находится под палубой. Расположение исполнительных двигателей под палубой имеет большие преимущества и увеличивает надежность работы якорных шпилей, особенно в период зимних обледенений.

Передаточные механизмы ЯШУ комплектуются в основном из цилиндрических пар и снабжаются отдельными червячными парами для связи их с электродвигателями.

Шпили и брашпили имеют высокий КПД, не ниже 0,75, и не являются самотормозящими.

В обычных условиях, при постановке судна на якорь, его отдача выполняется свободным травлением якорного каната. В передаточном механизме обязательно предусматривается для этого муфта сцепления дискового или кулачкового типа. Расцепление производится с помощью маховиков или рычажно-винтовых связей.

 

. Характеристики якорного снабжения

 

Характеристика якорного снабжения для всех судов определяется по формуле:

 

 

где D=2357,5т - весовое водоизмещение судна при осадке по летнюю грузовую марку;

В=7 м - ширина судна наибольшая;

r=1,025 т/м3 - плотность морской воды;

h=5 м - высота по летней грузовой ватерлинии до верхней кромки настила палубы самой высокой рубки;

А=460 м2 - площадь парусности в пределах длины судна L=95 м, определяется по диаметральной плоскости судна в пределах от летней грузовой ватерлинии.

По результатам расчета выберем из таблицы цепь 3ей категории.

Характеристики якорного устройства:

  • калибр якорной цепи: 24 мм;
  • суммарная длина цепей: 357,5 м;
  • количество цепей: 2 шт.;
  • количество якорей: 2 шт. (+1 запасной);
  • масса якоря: 900 кг.

 

. Выбор двигателя

 

Согласно требованиям Регистра, мощность двигателя якорного механизма должна обеспечивать непрерывное выбирание якорной цепи со скоростью 0,15 м/с при тяговом усилии: .

, где

а=46,6 - коэффициент для цепей 3 категории прочности, электросварные обыкновенные.

Номинальный момент исполнительного двигателя:

 

 

Rзв - расчетный радиус якорной звездочки;

a=36 - угол звездочки.

, где

 

i = 150 - передаточное число механизма брашпиля;

hпер=0,8 - номинальный КПД механизма передачи;

fК=1,35 - коэффициент учитывающий трение цепи в клюзе.

Пусковой момент:

 

 

Номинальная частота вращения двигателя должна отвечать нормированной скорости выбирания цепи при расчетной нагрузке: .

Угловая скорость электропривода:

 

.

 

Минимально необходимая скорость двигателя:

 

Номинальная мощность двигателя:

 

двигатель якорный снабжение нагрузочный

По полученным данным выбираем двигатель серии МАП422-4/8.

2 рРеж.раб. (мин)Р2н, кВтn, об/минIн, АМmax, НмМп, НмIп, АCos j43012139025,52202001420,89830864522,5300290750,77

4. Расчет и построение характеристик АД ЯШУ

 

Для построения механических характеристик воспользуемся формулой Клосса - Чекунова.

 

Где: - перегрузочная способность по моменту,

- номинальное скольжение,

- критическое скольжение,

- поправочный коэффициент,

- коэффициент, выражающий соотношение между пусковым и максимальным моментом,

 

Ток холостого хода:

 

 

Для проверки АД на нагрев необходимо от моментов перейти к соответствующим значениям тока:

 

, А

Расчет токов I1 сведем в таблицу:

 

S, о.е.M, НмI1, Аn, об/мин00,006,7513900,1155,2646,9212510,12175,0354,431223,20,14190,661,251195,40,16202,2367,371167,60,18210,4972,851139,80,2215,8977,7311120,3215,4994,999730,4196,71104,758340,5175,97110,756950,6157,72114,845560,7142,53117,914170,8130,26120,492780,9120,27122,791391112,07124,940

По полученным значениям строим механическую характеристику АД.

 

. Построение нагрузочной диаграммы

 

Когда судно стоит на якоре на него действуют: сила ветра FВ