Разработка системы водотушения судна

Московская Государственная Академия                                                        Водного Транспорта

 

 

 

Кафедра « Судовые энергетические установки и

Автоматика»

 

 

 

 

Курсовой проект

«Судовое вспомогательное энергетическое оборудование»

 

Тема: Разработка системы водотушения судна

Проекта № 26 – 37

 

 

 

 

 

Выполнил: Герасименко Е.О.

группа СМ – 6

Проверил: Кирпиченков С.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МОСКВА

2007

 

 

 

В в е д е н и е

 

 

Система водотушения служит для тушения мест возгорания с помощью струй воды. В состав системы водотушения входят противопожарные средства (насосы, эжекторы), магистральный трубопровод, пожарная арматура и средства пожаротушения подсланевых вод.

При выборе принципиальной схемы системы водотушения следует учитывать требования Правил Речного Регистра РФ.

В качестве пожарных насосов на теплоходах обычно применяют одноколесные центробежные насосы с непосредственным приводом от электродвигателя.

На пассажирских судах длиной более 65м и более, а также на самоходных нефтеналивных судах грузоподъемностью 2000т и выше следует устанавливать не менее 2-х  пожарных насосов. Один из этих насосов должен находиться вне МО, и иметь источник энергии, работа которого не зависит от состояния оборудования и источников энергии, расположенных в машинном помещении.

Приемные трубопроводы пожарных насосов обычно присоединяют к кингстонам или ящикам забортной воды, причем пожарный насос должен иметь возможность принимать воду не менее чем из 2-х мест. Необходимо предусмотреть возможность приема воды пожарными насосами от двух кингстонов, устанавливаемых на разных бортах.

Подачу пожарного насоса следует определять из условия одновременного обеспечения 15% количества всех установленных на судне пожарных кранов, но не менее 3-х, а для судов мощностью менее 220 кВт не менее 2-х, при подаче струй самыми большими спрысками, применяемыми на судне.

Если на судне предусматриваются системы пожаротушения, использующие воду от пожарных насосов (воздушно-пенная, орошения, водораспыления), то подача пожарных насосов должна обеспечивать одновременное действие 7,5% пожарных кранов (не менее двух) и одновременную работу одной из других систем, потребляющих наибольшее количество воды.

Напор пожарного насоса определяют расчетом сопротивления трубопровода от наиболее удаленной его точки до насоса с учетом того, что высота компактной струи из ствола должна превышать высоту наиболее высокой палубной надстройки или рубки на 10м.

Насосы должны иметь манометры, установленные на напорном трубопроводе до разобщительных клапанов.

Все пожарные насосы должны располагаться в помещениях с положительной температурой.

Давление воды у любого пожарного крана при истечении должно быть не менее 0,25 мПа, а давление в пожарном трубопроводе не должно превышать 1 мПа. При этом скорость жидкости в нем не должна быть более 4 м/с.

Стационарные пожарные насосы и соответствующие им кингстоны должны быть установлены ниже ватерлинии судна порожнем. Если насос установлен выше указанной ватерлинии, должны быть предусмотрены надежные самовсасывающие устройства.

На приемном и напорном трубопроводах каждого пожарного насоса должны быть установлены запорные клапаны; при 2-х центробежных насосах и более на напорных трубах каждого из них должны быть невозвратно-запорные клапаны.

Магистральный трубопровод системы водотушения выполняют в виде разомкнутой линии (рис. 1) или кольца (рис. 2). Кольцевой трубопровод устанавливают на всех пассажирских и грузопассажирских судах длиной 50м и более. Кольцевой трубопровод должен иметь не менее 2-х поперечных перемычек с разобщительными клапанами на каждой из них. При линейной системе на магистральном трубопроводе длиной более 30м устанавливают разобщительный клапан.

Трубопроводы системы водотушения должны быть изготовлены из стальных, бесшовных труб с антикоррозийным покрытием с внутренней и внешней сторон.

Арматура должна быть изготовлена из бронзы, латуни, стали или других равноценных материалов.

Пожарные краны на судне располагают так, чтобы обеспечивалась одновременная подача в любое место не менее 2-х струй воды из брандспойтов.

Пожарные краны следует устанавливать: на открытых палубах – в районе выхода из надстроек и шахт, а также у грузовых люков; внутри помещений – в коридорах и вестибюлях, в машинных помещениях. Краны не следует располагать в конце тупиковых коридоров, а также в закрытых и редко посещаемых помещениях.

Краны следует устанавливать от палуб или настилов на расстоянии не менее 0,6м и не более 1,35м.

На каждой палубе, а также в больших помещениях и длинных коридорах пожарные краны должны быть удалены один от другого не более чем на 20м.

В машинных и котельных отделениях следует предусматривать не менее 2-х пожарных кранов, расположенных у противоположных бортов, при этом на судах мощностью до 750 кВт допускается использовать кран, установленный непосредственно у пожарного насоса (между насосом и запорным клапаном).

В машинных отделениях судов мощностью менее 220 кВт допускается устанавливать 1 пожарный кран, расположенный у пожарного насоса (между насосом и запорным клапаном).

Пожарные рукава выполняют с внутренним диаметром 26, 51, 66 и 77мм.

На судах внутреннего плавания применяются рукава диаметром 51 и 66мм. Длина рукавов для открытых палуб – 20м, для внутренних помещений 10м. Рукава на концах имеют специальные головки для присоединения к пожарным кранам, стволам и соединения между собой.

Конец пожарного ствола снабжают специальным наконечником – спрыском. Диаметр спрыска для ручных стволов, используемых на открытых палубах судов грузоподъемностью 1000т и более, на пассажирских судах длиной 50м и более, на буксирах, толкачах мощностью более 220 кВт, должен быть не менее 16мм, на остальных судах – не менее 12мм.

Стандартные диаметры насадок следует принимать равными 12, 14 и 16мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И с х о д н ы е   д а н н ы е

 

Тип судна: Грузо-пассажирский трехвинтовой теплоход с обносами и трехдечной надстройкой.

Назначение судна: Перевозка транзитных пассажиров, их багажа и грузов большой скорости.

Класс Речного Регистра и район плавания: «О» Допускается плавание на морских участках, прилегающих к устьям рек, при условии соответствующего дооборудования.

Размеры корпуса расчетные:

Длина L = 90м

Ширина В = 11,65м

Осадка Т = 2,39м

Высота надводного борта = 1,9м

Высота борта = 4,3м

Длина рукава = 20 и 10м

Диаметр рукава = 0,066м

Диаметр спрыска = 0,019м

Lо = 1,2

 

 

1. Расчет трубопровода.
1. Исходя из условия, что пожарный насос должен обеспечивать высоту струи в любом месте судна не менее 10м над наивысшей палубной надстройкой, определяем высоту компактной струи Sк по формуле:

Sк = Нк+10 = 12,84+10 = 22,84

2. Общая высота струи:

Sв = Lо · Sк = 1,2 · 22,84 = 27,4

Для определения необходимого для создания такой струи напора у пожарного крана Нк воспользуемся графиком (см.(4) С 1р.85), который учитывает потери высоты струи от воздушного сопротивления, от трения жидкости о стенки рукава и потери напора на местные сопротивления.

В = 1,44 (по таб. 1 методич.)

Расход у крана Qк = 0,0065 м³/с (по графику N3 методич.)

Напор у крана Нк = 50м (по графику N3 методич.)

 

Гидравлический расчет.

Расчет участка 1-2

3. Определяем диаметр отростка магистрали d' 1-2:

 

d 1-2 = = = 0,0525м

 

Где: Qм – расход жидкости через ПК, м/с

V = 3 м/с – предварительно выбранное значение скорости движения жидкости

d 1-2 = 0,07 (табл. 9)

 

1.4 Уточняем скорость движения  жидкости:

v = 4Q/πd²1-2 = 4 · 0.0065/3.14 · 0,0049 = 1,7 м/с

 

5. Вычисляем число Рейнольдса:

R = (v · d) / v = 1,7· 0.07/1,145 · 10־ = 0,0104·10

v - кинематическая вязкость воды при температуре 15º С (табл. 2)

 

6. Коэффициент гидравлического трения λ1-2 = 0,019 при Кэ = 0.15 (рис. 27 «Судовые системы И.А.Чиняев)

 

7. Определяем потери на участке 1-2:

- потери на трение

h = l1-2 ∙ v²1-2 ∙ λ1-2 /d1-2 ·2g = 27,68 ∙1,7² · 0,019/0,07∙ 2 ∙ 9,81 = 1,11м

 

- местные потери напора

h = Σξ ∙ v²1-2 / 2g = (2,5+0,4+0,98) ∙1,7²/2 ∙ 9,81 = 0,57м

 

8. Потери напора на участке 1-2:

h1-2= hт+hм = 0,65 + 0,57 = 1,22м

 

9. Напор в узловой точке 2:

H2 = Hк  + h 1-2 + (Z2 + Z1) = 50 + 1.22 + (1.58 – 6.6) = 46.66м

Z1 и  Z2 – возвышение узловых точек над уровнем жидкости за бортом.

 

Расчет участка 2-3:

 

1.10

           d 1-2 = = = 0,117м

 

Q2-3 = 5 · Qк = 5 · 0.0065 = 0,0325 м³/с (подача пожарного насоса должна быть достаточна для одновременного действия 15% пожарных кранов судна (всего 32 пож. крана)

1.11Уточняем скорость движения жидкости:

v = 4Q2-3/πd²2-3 = 4 · 5 · 0,0065/3.14 · 0,125² = 2,65 м/с

 

1.12 Вычисляем число Рейнольдса:

R = (v · d) / v = 2,65· 0,125/1,145 · 10־ = 0,29·10

 

1.13 Коэффициент гидравлического трения  λ1-2=0,0155 при Кэ=0,15 (рис. 27 «Судовые системы» и.А.Чиняев)

 

1.14 Определяем потери на участке 2-3:

- потери на трение 

  h = l2-3 ∙ v²2-3 ∙ λ2-3 /d2-3 ·2g = 57,1∙2,65² · 0,0155/0,125∙ 2 ∙ 9,81 = 2,53м

 

- местные потери напора

h = Σξ ∙ v²2-3 / 2g = (0,8+0,2+0,6+0,98) ∙2,65²/2 ∙ 9,81 = 0,92м

 

1.15 Потери напора на участке 2-3:

h2-3=hт + hм =2,53 + 0,92 = 3,45 м

 

1.16 Напор в узловой точке 3:

H3=H2 + h3-2 + (Z2 + Z1) = 46,66 + 3,45 + (1 – 1,58) = 49,53м

 

Qн, м³/с	Трубопровод			Скоость воды, м/с     v = Q/|F	Re = (vd/v) ·10	λ	λ 1/d	ξ					h=(λl/d+Σξ)∙v²/ 2g
	d, м	F, м	l, м					Вход	Колено	Тройник	Клапан	Клинкет
0,0065	0,07	0,0038	22,68	1,7	1,04	0,019	7,5	0	0,98	0,4	2,5	0	1,22
0,0325	0,125	0,012	57,1	2,65	2,9	0,00155	7,1	0	0,98	0,8	0,6	0,2	3,45

  Тушение возгораний на судне, на открытой палубе, осуществляется с помощью системы водотушения, в жилых помещениях кроме кранов системы водотушения устанавливаются огнетушители (порошковые и углекислотные), тушение возгораний в помещениях с расположенным в них электрооборудованием осуществляется при помощи огнетушителей.

 

Расчет центробежного насоса.

Исходные данные для расчета рабочего колеса.

 

Для расчета рабочего колеса необходимо знать подачу Q, напор Н, частоту вращения n. При проектировании пожарного насоса n принимают равной 2900 об/мин, что обеспечивает рациональную конструкцию колеса, развивающего достаточно высокий напор. При этом ограничения по частоте вращения, связанные с опасностью кавитации, отсутствуют, т.к. пожарные насосы на судах работают с подпором.

 

H = 49,5

Q = 0,032 м³/с = 117 м³/ч

n = 2900 об/мин

 

Расчет рабочего колеса насоса и построение треугольников скоростей.

  Исходя из принятых значений Q, H и n определяют коэффициент быстроходности ns и тем самым особенности конструкции насоса.

 

ns = = 3,65∙2900∙0,18/18,66 = 102

 

Где: n об/мин; Qм³/с; Н, м.

  В табл. 6 приведены значения коэффициента ns и соответствующие ему коэффициенты D0, D1, D2, B2 и число лопастей z, позволяющие определить основные размеры рабочего колеса, имеющего высокий гидравлический коэффициент полезного действия.

ns	102
D0	4.4
D2	84
D1	0.5
B2	0,09
Z	8

 

Коэффициент полезного действия проектируемого насоса:

                        η = ηм · ηг · ηо = 0,87 · 0,97 · 0,91 = 0,77

ηг – коэффициент полезного действия, учитывающий гидравлические потери (на трение жидкости о поверхность колеса и вихревые). Он определяется по формуле, предложенной А. А. Ломакиным:

 

       ηг = 1- 2 = 1- 0,42/(lg97 - 0,172)² = 0,87

 

где: Dпр – приведенный диаметр входа в колесо, мм, определяется по формуле

       Dпр = 10³k = 1000∙4,3∙0,0224 = 97мм

где: к = 4.3 для ns =102

  Q – подача, м³/с;