37327

Якорно-швартовное устройство

Курсовая

Логистика и транспорт

Якорные цепи от якоря через бортовой клюз, стопор и кулачковый барабан якорной лебёдки проходят в палубный клюз и цепной ящик, где укладывается излишек цепи. Общую длину и калибр якорной цепи определяют также по характеристике якорного снабжения Nc

Русский

2013-09-24

4.35 MB

240 чел.

форма К-60

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ

КАЛИНИНГРАДСКИЙ МОРСКОЙ РЫБОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ

Допущен к защите

Заведующий отделением

______________ М.С Цыганкова.

подпись,    инициалы, фамилия

КУРСОВАЯ РАБОТА (ПРОЕКТ)

ПО СУДОВЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМ

Пояснительная записка

КПЭП.190501.11.001.ПЗ

Разработал курсант гр. 04-СЭ-14

____        __Кастиров Игорь Валерьевич

подпись

Руководитель  

  Дробот Анатолий Викторович

подпись

Нормоконтроль

  Дробот Анатолий Викторович

подпись

форма К-52

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО по рыболовству

Калининградский морской рыбопромышленный колледж

УТВЕРЖДАЮ

Зам. Начальника КМРК по учебной работе

                         В.Ф.Русаков

                              

Задание на

Курсовой проект

вид  работ:  практика ( технологическая, преддипломная),  дипломную работу, курсовую работу (проект) и др.

по

Судовым электрическим приводам

дисциплина или специальность

курсанта группы

шифр группы

фамилия, имя, отчество

Тема:

Расчет якорно-швартовного устройства

Исходные данные:

L = 55.0м    В = 13.82м     Н = 6.55м     Тcр = 5.24м    D = 2647т     U = 380в      ℓн = 13.0м       бн = 10.9м        hн = 2.65м       iв = 140

Содержание работы

Пояснительная записка

вид документа: пояснительная записка, графические, технологические документы, отчет и др.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Титульный лист

Задание

Заглавный лист (при необходимости и его продолжение)

Введение

Содержание работы:

  1.  Краткие сведения о приводе
  1.  Основные нормативные требования к ИМ и его ЭП.
  1.  Кинематическая схема механизма и описание ее работы.
  1.  Расчет статических моментов
  1.  Построение нагрузочных диаграмм.
  1.  Выбор системы ЭП.
  1.  Расчет мощности и выбор типа эл.машины  ЭП.
  1.  Проверка выбранного ЭД на удовлетворяющие требования.
  1.  Краткое ТЭО выбранной системы управления
  1.  Выбор аппаратуры управления.
  1.  Составление принципиальной схемы.
  1.  Расчет и выбор питающего кабеля и автомата.
  1.  Составление спецификации основного эл.оборудования ЭП.
  1.  Описание работы принципиальной схемы ЭП.
  1.  Составление инструкции по ТО  ЭП.

Индивидуальное задание:

Заключение

Список использованной литературы и других источников

Головин Ю.К. Судовые электрические приводы. Москва. Транспорт 1974,1984, 1991 гг.

Чекунов К.А. Судовые электрические приводы и электродвижение судов. Ленинград. 1986 г. Судостроение

Акулов Ю. И. Гребные электрические установки. Москва. Транспорт. 1982 г.

Богословский А.П. Справочник Судовые Электроприводы том 1,2. Ленинград. 1983 г. Судостроение

Китаенко Г.И. Справочник судового электротехника том 1,2,3. Ленинград. 1975 г. Судостроение

Копылов И.П. Справочник по электрическим машинам том 1,2. Москва. Энерго-атомиздат 1988 г.

Изменения по заданию

Дата выдачи задания

18.04.08

Срок окончания работы

15.05.08

Руководитель работы

А.В.Дробот

подпись

Инициалы, фамилия

Задание рассмотрено на цикловой комиссии

Электротехнических дисциплин

Протокол №

6

от

16.01.2008г

Председатель цикловой комиссии

А.В.Дробот

подпись

Инициалы, фамилия

Курсант

подпись

Инициалы,  фамилия

форма К-65

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО по рыболовству

Калининградский морской рыбопромышленный колледж

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий отделением

                    М.С.Цыганкова

Инициалы, фамилия

график

выполнения курсового проекта по учебной дисциплине

«СУДОВЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ»

фамилия, имя, отчество курсанта (студента)

специальность

190501

курс

4

группа -

04-СЭ-14

код

шифр группы

Этапы работы

Последовательность выполнения дипломной работы (проекта)

Примерный объем выполняемого этапа в %

Срок выполнения

Оценка руководителя о выполнении дипломной работы (проекта)

Пояснительная записка (разделы и подразделы)

Графические документы

1

Краткие сведения о приводе

5

2

Основные требования к Им и его ЭП

Кинематическая схема

15

3

Расчет статических моментов

Построение нагрузочных диаграмм.

15

4

Выбор системы ЭП.

5

5

Расчет мощности и выбор типа эл.машины ЭП.

10

6

Проверка Эл.двигателя на удовлетворяющие требования

10

7

Краткое ТЭО выбранной системы управления

5

8

Выбор аппаратуры  управления

Принципиальная Эл схема

15

9

Расчет и выбор питающего кабеля и автомата

5

10

Составление спецификации основного оборудования ЭП.

5

11

Описание работы принципиальной схемы.

5

12

Составление инструкции по ТО

3

13

Окончательная подготовка проекта

2

Итого

100,0

     

Руководитель курсового проекта

А.В.Дробот

подпись

Инициалы, фамилия

Содержание

[1] Электропривод ЯШУ

[1.1] Классификация якорно-швартовных устройств.

[1.2] Стадии съемки с якоря.

[1.3] Назначение и основные элементы якорно–швартовного устройства.

[1.3.1] Якорные цепи .

[1.3.2] Якоря.

[1.3.3] Нормативные требования к якорно-швартовным устройствам.

[1.3.4] Кинематическая схема механизма и описание её работы.

[1.4] Выбор якорного снаряжения:

[1.5] Расчёт статических моментов и построение нагрузочных диаграмм.

[1.5.1] Нагрузочная диаграмма электропривода швартовного устройства .

[1.5.2] Предварительный выбор электродвигателя:

[1.5.3] Проверка электродвигателя по стадиям выборки якоря

[1.5.4] Проверка выбранного двигателя на нагрев:

[1.6] Краткое технико-экономическое обоснование.

[1.6.1] Задачи автоматизации и алгоритм управления .

[1.6.2] Выбор аппаратуры управления.

[1.6.3] Кулачковые контроллеры.

[1.6.4] Магнитные контроллеры.

[1.6.5] Расчёт и выбор питающего кабеля и автомата.

[1.6.6] Описание работы принципиальной схемы.

[1.6.7] Инструкция по техническому обслуживанию электропривода якорно-швартового устройства .

[1.6.8] Приложение 1

[1.6.9] Приложение 2

[1.6.10] Приложение 3

[1.6.11] Приложение 4

КПЭП.190501.11.001 ПЗ

Изм.

Лист

№ док.

Подп.

Дата

Разраб.

Кастиров

15.05

Якорно-швартовное устройство

Литера

Лист

Листов

Пров.

Дробот

15.05

5

21

04-СЭ-14

Н. контр.

Дробот

Утв.

Цыганкова

Электропривод ЯШУ

Классификация якорно-швартовных устройств.

Якорно-швартовные устройства (ЯШУ) классифицируются :

По системам управления :

  1.  Контроллерные;
  2.  Релейно-контроллерные;
  3.  С автоматным источником постоянного тока по системе Г-Д.

По конструктивным особенностям :

  1.  Якорно-швартовные шпили;
  2.  Якорно-швартовные брашпили.

По виду привода :

  1.  Электрические;
  2.  Гидравлические;
  3.  Паровые;
  4.  Ручные.

Ручное управление с помощью силового контроллера применяется для управления электродвигателем мощностью до 10 кВт .

Мощные брашпили могут иметь электропривод, выполненный но системе Г-Д.

Наиболее распространёнными являются электроприводы по числу исполнительных электродвигателей :

  1.  Однодвигательный;
  2.  Двухдвигательный.

Электроприводы с двумя электродвигателями применяются только для крупных якорно-швартовных устройств с калибром якорной цепи свыше 62 мм.

Стадии съемки с якоря.

Рассмотрим подъем одного якоря с нормальной глубины стоянки (основной режим), для чего весь процесс разобьем на отдельные стадии:

1-я — выбирание лежащего на грунте участка цепи с подтягиванием судна к якорю (приведение судна на канат при постоянном тяговом усилии);

2-я — выбирание висящего в воде участка цепи до спрямления цепной линии и подъема веретена якоря (приведение судна на канат при переменном тяговом усилии);

3-я — отрыв якоря от грунта;

4-я — подъем цепи и свободно висящего якоря после отрыва его от грунта;

5-я— втягивание якоря в клюз.

КПЭП.190501.11.001 ПЗ

Лист

15.05

6

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

По Правилам Регистра СССР, съемка судна с якоря должна длиться не более 30 мин. Следовательно, исполнительный двигатель якорно-швартовного устройства всегда работает в кратковременном режиме.

Назначение и основные элементы якорно–швартовного устройства.

Якорные цепи .

Роль гибкой связи, соединяющей якорь с судном, выполняют якорные цепи (цепные канаты). Якорная цепь состоит из отдельных частей - смычек длиной 25-30 м. Звенья якорной цепи имеют распорки (контрфорсы), увеличивающие их прочность на 20 %.

Якорные цепи от якоря через бортовой клюз, стопор и кулачковый барабан якорной лебёдки проходят в палубный клюз и цепной ящик, где укладывается излишек цепи. Общую длину и калибр якорной цепи определяют также по характеристике якорного снабжения Nc. Калибр цепи находят по таблицам или легко определяют по формуле (в мм):

где mя - масса якоря.

Применение цепей в качестве якорного каната обуславливается следующими причинами:

  1.  Метр цепи весит в 5 - 6 раз больше метра равнопрочного стального троса той же длины. Благодаря этому якорные цепи обеспечивают получение значительно большей держащей силы, которая, как известно, пропорциональна массе якорного каната.
  2.  Ярко выраженные буферные свойства якорной цепи уменьшают размах килевой качки и смягчают рывки и толчки судна в результате действия волн.
  3.  Якорные цепи так же меньше стальных тросов подвержены коррозии в морской воде.

Для отдачи и подъёма якоря служат шпили и брашпили. У шпилей на палубе размещаются лишь головка шпиля и тумба управления. Всё остальное оборудование находится под палубой. Брашпили целиком устанавливаются на палубе и почти не занимают внутренних помещений. Брашпили обычно приводятся в движение трёхскоростным асинхронным электродвигателем типа МАП.

Выключенные двигатели затормаживаются встроенными дисковыми тормозами, которые предназначены для быстрой остановки двигателя и удержания грузового вала от обратного разворота. В настоящее время шпили и брашпили выполняют с несамотормозящимися червячными редукторами с целью повышения КПД установки.

Якорно– швартовные устройства служат для постановки судов на якорь или для съёмки их с якоря. При стоянке на рейде отдают один или два якоря, которые, зарываясь в грунт, противодействуют течению, ветру и другим силам, стремящимся привести судно в движение. В состав якорного устройства входят якоря, якорные цепи, исполнительный двигатель и система управления.

Якоря.

В настоящее время чаще всего применяют якоря с поворотными лапами ( якоря Холла ), которые обладают большой силой удерживания судна, легко укладываются по походному и состоят из небольшого числа грубо обработанных деталей, что уменьшает опасность заедания или заклинивания вследствие ржавления. Каждое судно снабжают двумя или тремя так называемыми становыми якорями, расположенными в носовой части судна.

Третий якорь считается запасным и носит название штормового. Для постановки судна лагом к ветру помимо становых якорей с кормы отдают ещё и более лёгкие якоря: стоп-анкеры, масса каждого из которых в два — три раза меньше массы станового, а также верпы, которые вдвое легче стоп-анкеров.

Стоп-анкеры и верпы крепятся на легком цепном или тросовом канате и к месту сброса обычно заводятся на шлюпках.

КПЭП.190501.11.001 ПЗ

Лист

15.05

7

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Количество и массу становых якорей и цепей определяют по таблицам, в зависимости от так называемой характеристики якорного снабжения судна Nc, которая выражается формулой:

  

где

- водоизмещение судна (м );

В- ширина судна (м) ;

S пар - парусящая поверхность судна (м ) ;

H1 — условная высота, определяемая по формуле:

Н1 = а +  Σhi

a - расстояние от ватерлинии до настила верхней палубы (м) ;

hi - высота каждой надстройки или рубки, имеющей ширину большую, чем 0,25 (м).

Нормативные требования к якорно-швартовным устройствам.

К ЯШУ и их электроприводам предъявляются следующие требования:

1. При применении электродвигателей переменного тока с короткозамкнутым ротором электропривод  ЯШУ после 30-ти минутного режима работы при номинальной нагрузке должен обеспечивать стоянку под током в течении не менее ЗОсек – для якорных механизмов и 15-ти сек - для швартовных. Для асинхронных электродвигателей  с  переключаемыми  полюсами  это  требование действительно для работы электродвигателя с обмоткой, создающей
наибольший пусковой момент.

Электродвигатели постоянного и переменного тока с фазным ротором должны выдерживать такой режим стоянки под током при моменте, в два раза превышающем номинальный, при чем напряжение ниже номинального.

После стоянки под током температура должна быть не более 130 % допустимой в соответствии с действующими нормативами.

2. У якорно-швартовных шпилей и лебёдок по ступеням скоростей, предназначенных только для швартовных операций , должна быть предусмотрена защита от перегрузки.

3. На посту дистанционного управления якорным устройством должны быть предусмотрены указатели длины вытравленной якорной цепи .

4. Системы и органы дистанционного управления каждым якорным устройством должны быть независимы друг от друга.

5. Мощность приводного электродвигателя должна обеспечивать выбирание якоря со средней скоростью не менее 0,15 м/сек в течении 30 минут непрерывной работы.

6. При подходе якоря к  клюзу привод должен обеспечивать скорость выбирания не более 0,17 м/сек.

7. При отрыве якоря от грунта привод должен обеспечить в течении 2-х минут тяговое усилие на одной звёздочке не менее 1,5 расчётного.

8. Электропривод должен быть оборудован автоматическим тормозным устройством, срабатываающим при исчезновении питания.

9. Скорость выбирания троса при первом слое набивки должна быть не более 0,3 м/сек при номинальном тяговом усилии .

10. Механический  тормоз должен обеспечить тормозной  момент, необходимый для удержания свободно висящего якоря.

Кинематическая схема механизма и описание её работы.

Электродвигатель (1) через предохранительную фрикционную муфту (2) соединен с червячным редуктором (11) и вращает промежуточный вал (12). Через пару шестерён (13) вращение передаётся на главный вал (14), на котором закреплены турачки (9). С этим валом при помощи двух одинаковых пар зубчатых колёс (10) соединены два грузовых вала.

КПЭП.190501.11.001 ПЗ

Лист

15.05

8

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

На них могут свободно вращаться прямоугольные якорные звёздочки (или цепные) барабана (5), выполненные заодно с тормозными колёсами (7). Эти колёса охвачены лентой (8) ленточного тормоза с ручным приводом (6).

Цепные барабаны при помощи кулачкового устройства (4) с ручным приводом могут присоединяться к большим зубчатым колёсам и вращаться вместе с ними. На схеме правый барабан соединён с зубчатым колесом, левый — отсоединён. Брашпиль может травить и выбирать обе якорные цепи независимо друг от друга.

Редуктор может быть как самотормозящимся, так и несамотормозящимся. В первом случае возможно травление якоря на большой глубине (более 50-ти метров) при работе электропривода в режиме силового спуска, однако из-за низкого КПД передачи приходится устанавливать электропривод большей мощности. По указанной причине редуктор выполняют, как правило, несамотормозяшимся и травление осуществляется в режиме тормозного спуска. В этом случае на валу электродвигателя предусматривают стопорящийся тормоз с ножным приводом. Если из-за неисправности электропривода якорь начинает падать с увеличением скорости, то, опуская педаль, прекращают спуск.

Брашпили бывают с одним и двумя электродвигателями, соединёнными через дифференциал. В первом случае брашпиль приходится снабжать громоздким ручным аварийным приводом в виде коромысла, которое качают шесть восемь человек, поворачивая зубчатое колесо. При двух электродвигателях аварийный электропривод не требуется, поэтому двухдвигательные брашпили имеют широкое применение. Недостаток брашпилей в том, что весь механизм находится на верхней палубе, что значительно снижает его надёжность.

Выбор якорного снаряжения:

где

  •  L - длина судна (м),
  •  В - ширина судна (м),
  •  Н – высота борта (м),
  •  S =∑lh – поправка на надстройки и рубки (м2),

По таблице выбираем якорное оборудование:

  1.  число становых якорей      3 шт
  2.  калибр цепи обыкновенный      38 мм
  3.  средняя масса якоря       1250 кг ∙ 9,81 = 12262Н
  4.  наименьшая длина двух цепей     425 м
  5.  расчетная глубина стоянки      hо  = 100 м.
  6.  вес одного якоря       1250 кг
  7.  длина цепи якоря                  Lц = 212,5 м

  •  Вес одного погонного метра якорной цепи с распорками:

p = 0,0218 ∙d2 = 0,0218∙ 382 = 31,4792 кг

где d – калибр цепи или √Gя  Gя – вес якоря кг.

  •  Вес одного погонного метра якорной цепи, погруженной в воду:

γ — удельный вес якорной стали,   = 7,8т/м3  

δ — удельный вес морской воды.   = 1,025т/м3

КПЭП.190501.11.001 ПЗ

Лист

15.05

9

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Расчёт статических моментов и построение нагрузочных диаграмм.

  1.  Длина несмачиваемого участка цепи в соответствии с высотой борта и расстоянием до клюза от якорной лебедки:

Lнс = 5 м.

  1.  Длина вытравлений цепи:    

Lo = Lц - Lнс = 212,5 – 5 = 207,5 м.

  1.  Расчетная глубина стоянки:   

100м.

  1.  Коэффициент полноты водоизмещения судна:

δn = D/(LBT∙ δ) = 2647/( 55∙ 13,82∙ 5,24∙1,025) = 0,6483777

  1.  Смоченная поверхность судна:

Sсм = [2T+1,37 ∙(δn- 0,274)∙ B] ∙L = [2 ∙5,24+1,37(0,65-0,274)∙13,82] ∙55 = 966,25м2

  1.  Площадь парусящей поверхности судна находится по формуле:

Sпар = 0,27 В (Н-Т) + bh = 0,27∙13,82 (6,55–5,24)+10,9∙2,65 = 33,77м2

  1.  Сила сопротивления течению воды при подтягивании судна к месту постановки якоря:

Fт = Fтр ∙ Sсм ∙ υо1,83 = Fт = 0,14 ∙ 966,25 ∙ 0,21,83  =  0,14∙ 966,25 ∙ 0,053=7,11 кг.

где  Fтр = 0,14 – коэффициент трения о воду

υо = 0,1÷0,3 –скорость движения воды   м/сек

  1.  Сила сопротивления ветра:

Fв =  kвSпар∙ v2в кг.  =  0,02*Sпар*102= 67,55 кг.

где kв= 0,02 – коэффициент удельного давления ветра кГ/м2

v2в = 5÷12 – скорость ветра  м/сек

Sпар = площадь парусящей поверхности

  1.  Равнодействующая внешних сил при совпадении их направления:

F = Fт +Fв = 7,11 + 67,55 = 74,66 кг.

  1.  Длина свободно висящей цепи:

где ho – расчетная глубина стоянки.

  1.  Длина лежащей на грунта цепи:

L1 = Lo - Lсв = 207,5 -102,69 = 104,8мм

  1.  Длина части цепи, выбираемой во второй стадии:

L2 = Lсв - ho = 102,69 – 100 = 2,7 м

  1.  Тяговое усилие у клюза на первой стадии съемки с якоря

КПЭП.190501.11.001 ПЗ

Лист

15.05

10

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

  1.  Тяговое усилие при отрыве якоря от грунта

  1.  Тяговое усилие у клюза при подъеме после отрыва якоря от грунта

  1.  Тяговое усилие у клюза перед втягиванием якоря в клюз (конец 4 стадии)

F4 кон. = Gя =1250 кг.

По расчетным данным выбираем брашпиль типа Б-6 с тяговым усилием 63 кН. для цепи диаметром 38 мм.

Момент сопротивления на валу двигателя в общем случае:

  1.  Момент сопротивления на валу электродвигателя при подтягивании судна к якорю

где  Dзв – диаметр цепной звездочки м,  определяется по таблице или по приближенной формуле

Dзв = 13,6 d =13,6*38 = 516,8 мм = 0,517м

i – передаточное число, для брашпилей 105÷ 205 (берем 140 по условию)

ηкл =0,77 кпд клюза

ηпер = 0,74 кпд передачи (нижний предел для самотормозящихся червячных передач)

  1.  Момент на валу электродвигателя при отрыве от грунта

  1.  Момент на валу электродвигателя при подъеме якоря после отрыва от грунта:

  1.  Момент на валу электродвигателя при подходе якоря к клюзу:

Нагрузочная диаграмма электропривода швартовного устройства .

При съёмке судна с якоря момент сопротивления М на валу исполнительного двигателя колеблется в широких пределах.

  •  В течении первой стадии производится лишь подъём лежащего на грунте участка цепи , но её натяжение и конфигурацию в начале и в конце будем считать одинаковыми . Поэтому допустим , что момент , мощность и скорость электродвигателя тоже не изменятся . Этой стадии соответствует момент Ml.
  •  Вторая стадия начинается с момента натяжения якорной цепи и заканчивается подъёмом веретена якоря до положения, в котором якорь будет оторван от грунта . Момент на валу возрастает , мощность увеличивается, а скорость падает .
  •  В начале третьей стадии двигатель развивает момент М2 и, затормаживаясь, приходит в режим короткого замыкания (стоянка под током). Судно, продолжая по инерции движение, проходит над местом залегания якоря и отрывает его от грунта.

КПЭП.190501.11.001 ПЗ

Лист

15.05

11

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

  •  Далее, в начале четвёртой стадии, момент на валу резко уменьшается, а скорость и мощность увеличиваются . По мере выбирания якорной цепи вес её части, оставшейся под клюзом, уменьшается. В результате момент двигателя уменьшается до значения М4нач.  Далее происходит втягивание якоря в клюз. Двигатель в это время работает на искусственной характеристике. Эта стадия заканчивается при значении момента М4кон.

По правилам Регистра, съёмка судна с якоря должна длиться не более 30 минут.   Следовательно,  исполнительный двигатель швартовного устройства всегда работает в кратковременном режиме.

По рассчитанным моментам строим нагрузочную диаграмму: См. приложение 4.

Предварительный выбор электродвигателя:

  1.  Максимальный нагрузочный момент имеет место при отрыве якоря от грунта  

Мmax = М3 = 20,47 кг м

  1.  Электродвигатель переменного тока выбирают по пусковому моменту Мп рас = 1,25 Мmax 

Мп рас = 1,25 Мmax = 1,25 ∙20,47 = 25,5875кг м = 25,6 кг м

  1.  Расчетное значение номинальной скорости электродвигателя принимаем равным средней скорости

nср = 3,2i /Dзв = 3,2∙ 140/ 0,517 = 866,5 об/мин

  1.  Расчетное значение номинальной мощности электродвигателя

Рн рас = Мп рас nср / 975 = 25,6∙ 866,5 / 975 = 22,75 кВт.

По расчетным данным в качестве исполнительного электродвигателя принимаем электродвигатель переменного тока серии  МАП 621-4/8/16   U =380 v    (Справочник Китаенко 1980г.)

Данные электродвигателя:

Число полюсов

Мощность кВт

Режим работы мин.

Частота вращения

Об/мин

Номинальный ток, А

КПД

Cos φ

Максимальный момент

Кг м

Пусковой момент

Кг м

Линейный ток, А

Пусковой ток, А

380в

380в

4

22

30

1440

45

85

0,97

600

450

45

390

8

22

30

685

58

85

0,73

800

750

58

240

16

7

10

330

40

85

0,52

550

550

40

90

Проверка электродвигателя по стадиям выборки якоря

  1.  Скорость вращения электродвигателя на различных стадиях съемки с якоря:

М1 = 9, 1  кг м    n1  = 1440 об/мин

М3 = 20,5 кг м    n3  = 685   об/мин

М4нач   = 12,4 кг м    n4нач  = 685 об/мин

М4кон   =  4,1  кг м    n4кон  = 1440 об/мин

КПЭП.190501.11.001 ПЗ

Лист

15.05

12

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

  1.  Скорость выбирания цепи на различных стадиях:

  

v1 = π Dзв n1 / i                  =  3,14∙ 0,517 ∙ 1440 /140     =       16,7   об/мин

v3  = π Dзв n3 / i                 =  3,14 ∙0,517 ∙ 685 / 140      =       7,94   об/мин

v4нач = π Dзв n4нач / i          =  3,14∙ 0,517 ∙ 685 /140       =       7,94   об/мин

v4кон = π Dзв n4кон / i          =  3,14∙ 0,517 ∙ 1440 /140     =       16,7   об/мин

v4 =(v4нач + v4кон) /2           =  (7,94+ 16,7) /2                  =       12,32 об/мин

  1.  Продолжительность каждой стадии:             

t1 = L1/v1 = 104,8/16,7   =   6,27 мин

                            t2 = L2/v3 = 2,7/7,94        =   0,34 мин

                                                   t3 =                        =   0, 5 мин

t4 = ho/v4 =    100/12,32  =   8,12 мин

  1.  Расчетное время съемки судна с якоря:  

Трас = t1+ t2+ t3+ t4 = 6,27+0,34+0,5+8,12 = 15,23 мин. ≤ Трег = 30 мин.

  1.  Средняя скорость съемки судна с якоря:

vср = Lрас = 212,5 / 15,23 = 13,95 м/мин. ≥ vрег = 10 м/мин.

Таким образом выбранный двигатель удовлетворяет требованиям Регистра в отношении времени съемки и скорости выбирания при нормальной глубине стоянки.

Проверка выбранного двигателя на нагрев:

  1.  Среднеквадратичный момент электродвигателя при съемке с якоря:

  1.  Номинальный момент двигателя         

Таким образом                    Мн = 25,6 кг м  ≥  Мэкв = 19,65 кг м.  

Это требование удовлетворяет требованиям Регистра. Двигатель не будет перегреваться свыше допустимой температуры.

КПЭП.190501.11.001 ПЗ

Лист

15.05

13

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Краткое технико-экономическое обоснование.

Задачи автоматизации и алгоритм управления .

Непрерывное возрастание уровня механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных работ, увеличение скорости судов приводят к тому, что время выполнения операций, связанных с удержанием судна при стоянке, становится соизмеримым с суммарной длительностью морских перевозок. Экономические расчёты показывают, что сокращение продолжительности якорно-швартовых операций способствуют снижению себестоимости эксплуатации судна. Якорно-швартовые операции требуют значительных затрат труда и определяют необходимую численность палубной команды. Поэтому в рамках общей задачи комплексной автоматизации судна большое внимание следует уделять созданию автоматизированных якорно-швартовых устройств. В определённых условиях эти устройства можно рассматривать как дополнительные устройства управления движением судна.

Применение сложных якорных устройств удержания  с цепными и тросовыми гибкими связями (до 12 якорных цепей), требование частого включения электропривода якорных механизмов, сложность ориентации платформы относительно устья буровой (платформы) скважины обуславливают необходимость автоматизации управления якорными устройствами с помощью ЭВМ. В настоящее время в управлении работой отдельными якорными и буксирными устройствами непосредственное участие принимает человек. Основная задача автоматизации заключается в оптимизации процессов управления и передачи (частично или полностью) функций человека автоматической управляющей системе, обеспечивающей управление по заданным алгоритмам.

К такой системе предъявляются следующие требования

  1.  Высокая надёжность функционирования;
  2.  Максимальные массогабаритные характеристики;
  3.  Максимальная унификация используемых при построении элементов;
  4.  Независимость уровней управления.

Выбор аппаратуры управления.

По условиям работы якорного устройства его электропривод должен работать в кратковременном режиме, обеспечивая подъём и спуск якоря с различными скоростями, плавный спуск под полной нагрузкой и торможение, а также стоянку исполнительного двигателя под током в течение 30 минут. Выбор для электропривода ЯШУ той или иной схемы управления зависит от мощности исполнительного двигателя.

Для электропривода небольшой мощности применяют контроллерные схемы управления, которые отличаются простотой и надёжностью работы, небольшими габаритами и массой, а также сравнительно невысокой стоимостью.

Выбор аппаратуры управления должен проводится по номинальному току с учётом возможных токов перегрузки и термической стойкости.

Коммутационная аппаратура должна отвечать следующим условиям:

  1.  Для якорных механизмов ток, протекающий по контактам при нагрузке в цепи, не должен быть выше номинального тока при режиме 60 минут;
  2.  Пусковой ток двигателя при работе на характеристике, обеспечивающей отрыв якоря от грунта не должен быть выше 80% допустимого тока включения аппарата;
  3.  Номинальный ток аппарата в режиме 30 минут при работе на той же характеристике, не должен быть ниже 130% номинального тока обмоток электродвигателя в режиме 30 минут.

В электроприводе ЯШУ находят широкое применение магнитные и кулачковые контроллеры.

КПЭП.190501.11.001 ПЗ

Лист

15.05

14

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Кулачковые контроллеры.

Преимущества:

  •  Простота эксплуатации;
  •  Надёжность;
  •  Малые габариты;
  •  Возможность установки в любом месте;
  •  Высокие электроизоляционные свойства.

Недостатки:

  •  Невозможность переключения обмоток НД без обрыва головной цепи;
  •  Трудность при многоскоростном управлении;
  •  Необходимость вывода на палубу большого количества кабелей;
  •  Низкая износоустойчивость.

Магнитные контроллеры.

Преимущества:

  •  Автоматизированный пуск и торможение;
  •  Более высокая износоустойчивость;
  •  Коммутация цепей любой мощности, возможность многоскоростных систем управления;
  •  Управление многодвигательными приводами.

Недостатки:

  •  Сложность схем;
  •  Высокая стоимость ;
  •  Более низкие электроизоляционные свойства.

С учётом достоинств и недостатков для данного типа судна выбираем магнитный контроллер типа ВТ-32 водозащищенного исполнения на три положения «стоп», «травить», «выбирать».

Электродвигатель тип

Стоянка под током

сек.

Режим работы мин.

Мощность

кВт

Частота вращения

об/мин

Дисковый тормоз (Тип)

Система управления

Конструктивное исполнение

Аппаратура управления

Тип аппарата управления

621-4/8/16

15

50

30

30

30

10

22

22

7

1440

685

330

ТМТ 52

М101

Силовой кулачковый контроллер

КВ 2925

KB 2938

Магнитный

контролер

БТ 73

КВ 0755

БТ73

KB 0655

Расчёт и выбор питающего кабеля и автомата.

Рабочий ток кабеля соединяющий электродвигатель с ГРЩ находим по формуле:

Iраб = 22,75∙ 103 / (√3∙ 380∙ 0,74∙ 0,85) = 54,95 A.= 55 А.

По справочнику выбираем тип кабеля, число и сечение жил.

Выбираем кабель КНРП, трёхжильным сечением 10 мм2 (3 x 10), длиной 50 м, имеющий предельно допустимый ток 60 A. в режиме ПВ 40% , нагреве жилы кабеля 60˚  С и температуре окружающей среды 40˚ С.

КПЭП.190501.11.001 ПЗ

Лист

15.05

15

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Находим ток автомата  Ia = Iраб ∙cos φ= 55∙ 0,74 = 40,7 А  и проверяем выбранный кабель на падение напряжения ∆U по формуле:

где Р – активная мощность, Вт

l – длина кабеля, м

U – номинальное напряжение В

s – площадь сечения кабеля, мм2

γ – удельная проводимость жилы, принимаемая равной 48 м/Ом∙мм2.

U ≤ 7%, что соответствует требованиям Регистра.

Выбор автоматических выключателей осуществляется по рабочему току. Вначале выбирают номинальный ток автомата.

Номинальный ток расцепителей должен соответствовать условию: I ном.расч. ≥ I раб.

По таблице находим соответствующий автомат — это автомат серии А3110Р

Номинальный I (А) -20 А .

Максимальный расцепитель, установка по току срабатывания — 200 А

Предельная коммутационная способность (допустимый ударный ток КЗ) — 4000 А.

Описание работы принципиальной схемы.

Электроприводы средней и большой мощностей имеют, как правило, схему управления с магнитным контроллером и в этом случае состоят из двигателя с дисковым или колодочным тормозом, магнитного контроллера, командоконтроллера и ящиков сопротивлений (в схемах на постоянном токе). Схемы этого типа обеспечивают плавный пуск и быстрое торможение, ограничение пусковых и тормозных токов с заранее установленными значениями, широкую регулировку скорости при подъеме якоря и ограничение скорости при отдаче его на больших глубинах.

Приведенную на рис схему используют для управления трехскоростным асинхронным короткозамкнутым двигателем мощностью 2290 кВт. Схема укомплектована асинхронным двигателем типа МАП с пристроенным дисковым тормозом типа ТМТ, магнитным контроллером и командоконтроллером с одним нулевым и тремя рабочими положениями для вращения в двух направлениях

Подготовка схемы к действию сводится к включению питающего фидера и замыканию контакта ВУ1 выключателя цепей управления. Если маховичок командоконтроллера при этом находится в нулевом положении, то через контакт командоконтроллера КЗ и размыкающие контакты нулевого реле РН напряжение будет подано на выпрямитель Вп. Выпрямленное напряжение через размыкающие контакты контактора КТ и тепловых реле РТ1—РТ5 в этом случае поступает на нулевое реле РН, которое сработав, шунтирует контакт К3, обеспечивая питание своей катушки и остальных цепей управления в рабочих положениях командоконтроллера.

Одновременно через закрытый контакт К13 и размыкающие контакты грузового реле РГ и промежуточное реле РП2 питание получает катушка промежуточного реле РП1, которое при этом своими замыкающими контактами шунтирует К13 и подготавливает к работе контактор скорости КС3. Размыкающий контакт РП1 размыкается. Через контакт К4 получает питание реле ускорения РУ и изменяет положение своих контактов в цепях контакторов скорости.

При замыкании контакта ВУ1 получает питание сигнальная лампа ЛС, сигнализирующая о подаче напряжения на цепи управления. Будучи симметричной, эта схема работает на положениях командоконтроллера в направлении «Травить» так же, как и в направлении «Выбирать». Поэтому рассмотрим лишь ее работу при подъеме якоря. С поворотом маховичка командоконтроллера в первое рабочее положение «Выбирать» замыкаются контакты К5 и К7, остается замкнутым контакт К13 и размыкаются контакты К3 и К4.

КПЭП.190501.11.001 ПЗ

Лист

15.05

16

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Замкнувшийся контакт К5 обеспечивает срабатывание контакторов направления KB и тормозного КТ, что снимает механическое торможение и подготавливает двигатель к работе. Через замыкающий контакт контактора КТ подается напряжение на цепи всех контакторов скорости.

Замыкание контакта К7 вызывает срабатывание контактора малой скорости КС1, который обеспечивает подключение к сети тихоходной (16-полюсной) обмотки статора. Замыкание контактов КС1 в цепях катушек реле РУ и РН предупреждает их обесточивание. Между контакторами направления KB и КН, а также контакторами скорости КС1—КСЗ осуществляется электрическая блокировка от одновременного включения.

При переводе маховичка командоконтроллера во второе положение замыкается контакт К8, остаются замкнутыми контакты К5, К13, размыкается контакт К7. С размыканием контакта К7 теряет питание контактор КС1, который отключает тихоходную обмотку статора от сети. Замыкание контакта К8 приведет к срабатыванию контактора скорости КС2, подключающего к питающей сети обмотку средней скорости (8-полосную). Обесточивание катушки контактора КС1 вызывает размыкание его замыкающих контактов в цепи катушки реле РН (уже зашунтированного контактом КС2) и в цепи катушки реле РУ, которое, потеряв питание, обусловливает замыкание с выдержкой времени контакта РУ в цепи контактора КСЗ и размыкание РУ в цепи контактора КС2. Выдержка времени обеспечивает плавный перевод двигателя с малой скорости на большую при случайном резком переводе командоконтроллера в третье (крайнее) положение.

При переводе командоконтроллера в третье положение замыкается контакт К10, остается замкнутым контакт К5 и размыкаются контакты К8 и К13. Через замкнувшийся контакт К10, размыкающий РУ и замыкающий РП1

контакты получает питание контактор большой скорости КС3, после срабатывания которого напряжение сети подается на зажимы быстроходной обмотки статора (4-полюсной). Замыкающий блок — контакт КСЗ сохраняет замкнутой цепь нулевого реле РН.

Командоконтроллер устроен так, что при переводе маховичка из одного положения в другое сначала замыкается цепь контактора большей скорости, а затем уже отключается контактор меньшей скорости. Благодаря этому обмотки двигателя остаются обесточенными только в течение времени срабатывания контактора (0,05—0,07с), вследствие чего почти постоянно сохраняется электромагнитный момент и не допускается наложение механического тормоза.

Для остановки двигателя маховичок командоконтроллера переводится в нулевое положение. При этом размыкаются контакты командоконтроллера, разрывая цепи питания катушек контакторов скорости, направления и тормозного.

Двигатель отключается от сети и затормаживается механическим тормозом.

Схемой предусмотрена защита от коротких замыканий и перегрузок, а также минимальная, нулевая и грузовая защиты двигателя.

Цепи главного тока защищаются от коротких замыканий автоматом на щите питания, а вспомогательные цепи — предохранителями Пр1 и Пр2

Минимальную и нулевую защиты осуществляет нулевое реле РН, которое, срабатывая, обесточивает все цепи управления, вызывая тем самым остановку двигателя.

Защиту от перегрузок выполняют тепловые реле РТ1—РТ5, контакты которых при срабатывании реле размыкают цепь нулевого реле РН. Повторный пуск производится из нулевого положения командоконтроллера после самовозврата тепловых реле в исходное положение. В экстренных случаях двигатель можно пустить, не ожидая остывания нагревательных элементов тепловых реле. Для этого необходимо вернуть маховичок в нулевое положение, замкнуть контакт ВУ2, переводя рукоятку выключателя цепей управления в нефиксированное второе положение. Тогда получает питание и срабатывает промежуточное реле РП2, шунтируя контакты тепловых реле РТ1—РТ5 в цепи РН и контакт PГ в цепи РП1. Размыкающий контакт КС3 в цепи катушки РН не позволяет при этом двигателю включиться на большую скорость.

Грузовую защиту от перегрузок при работе на быстроходной обмотке осуществляет реле РГ, которое в результате срабатывания размыкает цепь катушки промежуточного реле РП1.

Потеряв питание, реле РП1 отключает контактор большой скорости КС3 и включает контактор средней скорости КС2. Двигатель переводится на работу со средней скоростью и сигнальная лампа ЛС гаснет. После спадания нагрузки перевод двигателя на большую скорость осуществляется возвратом маховичка командоконтроллера во второе положение, так как в третьем положении контакт К13 разомкнут.

КПЭП.190501.11.001 ПЗ

Лист

15.05

17

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

С увеличением мощности установки (свыше 100 кВт) релейно-контакторные схемы становятся громоздкими и малонадежными. Поэтому в специальных установках большой мощности все еще находит применение система Г—Д, а также используют другие специальные схемы.

Инструкция по техническому обслуживанию электропривода якорно-швартового устройства .

Для нормальной работы электропривода и схемы управления ЯШУ необходимо соблюдать следующие требования:

  •  Контакты аппаратуры необходимо периодически очищать от нагара.
    Контакторные поверхности зачищать бархатным напильником.
    Контакты с серебряной наплавкой зачищают только при появлении на них капель . После зачистки необходимо проверить правильность касания контактов на наличие перекосов и просветов.
  •  Предохранители должны иметь приспособление от самовыпадания.
    Поверхности необходимо зачищать от окиси.
  •  Реле требуют систематического ухода, удаления пыли и грязи с контактов якоря и сердечника магнитной системы . Подгоревшие контакты зачищают и шлифуют. Необходимо следить за лёгкостью хода подвижных частей, отсутствием перекосов и нагревом катушек.
  •  Маховики контроллеров должны иметь чёткую фиксацию во всех положениях. Самовозврат рукоятки должен быть чётким из всех положений. При растворе контактов меньше 10 мм рамки и кулачки меняют. У контроллеров барабанного типа прилегание сухарей должно быть не менее, чем на ¾ их ширины.
  •  Изоляционные детали не должны иметь повреждений. Пусковые выключатели проверяют на срабатывание до пуска электродвигателя.
    Испытание проводят на малых частотах вращения.  Зачистку контакторной аппаратуры проводят раз в 2 месяца.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данная система якорно-швартовного устройства может быть использована для постановки и выборки якоря на  судах данного водоизмещения и на расчетных глубинах.

КПЭП.190501.11.001 ПЗ

Лист

15.05

18

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Приложение 1

Рис. 1

КПЭП.190501.11.001 ПЗ

Кинематическая схема брашпиля

Литера

Масса

Масштаб

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Разраб.

Пров.

Дробот А. В.

Т. контр.

Лист 19

Листов 21

04-СЭ-14

Н. контр.

Дробот А.В.

Утв.

Цыганкова

Приложение 2

КПЭП.190501.11.001 ПЗ

Схема управления электроприводом

Литера

Масса

Масштаб

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Разраб.

15.05

Пров.

Дробот

15.05

Т. контр.

Лист 20

Листов 21

Якорно-швартовное устройство

04-СЭ-14

Н. контр.

Дробот

Утв

Цыганкова

Приложение 3

КПЭП.190501.11.001 ПЗ

Спецификация оборудования

Литера

Масса

Масштаб

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Разраб.

15.05

Пров.

Дробот

15.05

Т. контр.

Лист 21

Листов 21

Якорно-швартовное устройство

04-СЭ-14

Н. контр.

Дробот

Утв

Цыганкова

Приложение 4

КПЭП.190501.11.001 ПЗ

Нагрузочные диаграммы

Литера

Масса

Масштаб

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Разраб.

15.05

Пров.

Дробот

15.05

Т. контр.

Лист

Листов

Якорно-швартовное устройство

04-СЭ-14

Н. контр.

Дробот

Утв

Цыганкова

форма К – 61

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО по рыболовству

Калининградский морской рыбопромышленный колледж

отзыв

руководителя о качестве курсовой работы (проекта) обучающегося

по учебной дисциплине: Судовые электрические приводы

Фамилия, имя, отчество курсанта

Специальность

Эксплуатация электрооборудования и автоматики судов

Наименование темы курсовой работы (проекта)

Расчет якорно-швартовного устройства

Состав курсового проекта: пояснительная записка на                страницах  компьютерной верстки.

Пояснительная записка выполнена согласно выданному заданию на курсовое проектирование и содержит все разделы.

Содержание пояснительной записки полное. Материал изложен последовательно, грамотно.

Замечания по пояснительной записке:

Оформление пояснительной записки соответствует требованиям стандартов ЕСКД.

Оценка качества выполнения

курсового проекта     4 (хор)          

Оценка полноты разработки

Курсового проекта      4 (хор)      

Общая оценка курсового

проекта (защита)      4 (хор)      

Руководитель проекта                            А.В. Дробот  

            подпись                               Инициалы, фамилия,


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

80331. Економічна ефективність сільськогосподарського виробництва 106.5 KB
  Все ж наближено про досягнутий рівень соціальної ефективності можна судити за таким узагальнюючим показником визначеним у динаміці як питома вага прибутку спрямованого на соціальні доходи у загальній масі чистого прибутку а також величина цього прибутку на одного середньооблікового працівника. Для оцінки рівня екологічної ефективності можуть бути використані такі показники: – частка чистого прибутку підприємства що направляється на заходи екологічного спрямування і його абсолютна величина в динаміці; – частка сільськогосподарської...
80332. Земельні ресурси та ефективність їх використання 145.5 KB
  Земля - головна умова існування людського суспільства і найважливіше джерело національного багатства, найперша передумова і природна основа суспільного виробництва, універсальний фактор будь-якої діяльності людини.
80333. Матеріально-технічна база в сільському господарстві 44.52 KB
  Машинотракторний парк та ефективність його використання. Транспортні засоби та ефективність їх використання. Це потребує додаткових витрат і впливає на ефективність використання матеріальнотехнічних засобів. Останні визначаються ростом і розвитком живих організмів і суттєво впливають на ефективність використання всіх інших засобів виробництва.
80334. Основні фонди та оборотні засоби сільськогосподарського підприємства 148 KB
  Амортизація основних фондів підприємства. Показники використання основних виробничих фондів підприємства. При цьому засоби праці знаходять своє вираження в основних фондах підприємства а предмети праці – в оборотних фондах. До основних виробничих фондів належать такі фонди які беруть безпосередню участь у процесі виробництва і формуванні собівартості продукції.
80335. Персонал підприємства, продуктивність і оплата праці в сільському господарстві 144 KB
  Продуктивність праці і методика її визначення. Оплата праці персоналу підприємства. Із розвитком продуктивних сил чисельність працівників аграрного сектора економіки зменшується.
80336. Витрати виробництва і собівартість продукції 146.5 KB
  Вони й утворюють витрати підприємства. Тому витрати операційної діяльності виправдано трактувати як грошовий вираз ресурсів використаних виробничоспожитих у процесі виробництва і збуту продукції надання послуг виконання робіт та організації управління ним на всіх його ієрархічних рівнях. У даному випадку йдеться про поточні операційні витрати які підприємства здійснюють постійно для забезпечення безперервності виробництва.
80337. Економіка рослинництва. Економіка виробництва картоплі, овочів, плодів та ягід 66.5 KB
  Вирішальне значення для розвитку всіх галузей сільського господарства має нарощування виробництва зерна. На корм використовується і побічна продукція зернових – солома полова відходи переробки зерна. Валове виробництво зерна у 2011 році – 56747 тис тонн що порівняно із 1990 роком більше на 112 .
80338. Економіка тваринництва 85.5 KB
  Показниками ефективності галузі скотарства є: Технологічна ефективність: середньорічний надій молока від однієї корови; середньодобовий та річний приріст живої ваги ВРХ; затрати кормів на 1 ц молока та на 1 ц приросту живої ваги ВРХ. Економічна ефективність: трудомісткість виробництва 1ц молока та 1 ц приросту живої ваги ВРХ. собівартість виробництва 1 ц молока 1 ц приросту живої ваги ВРХ та 1 ц живої ваги ВРХ. середня ціна реалізації 1 ц молока 1 ц живої ваги ВРХ.
80339. ВІДШКОДУВАННЯ ШКОДИ У КРИМІНАЛЬНОМУ ПРОВАДЖЕННІ 66.24 KB
  Поняття та види шкоди яка підлягає відшкодуванню у кримінальному провадженні. Поняття значення предмет та підстави цивільного позову про відшкодування майнової моральної шкоди завданої кримінальним правопорушенням. Відшкодування майнової моральної шкоди завданої незаконними рішеннями діями чи бездіяльністю правоохоронних органів та суду.