Эксплуатация судовых вспомогательных механизмов, систем и устройств

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

Бабич А.В.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ СУДОВЫХ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ, 

СИСТЕМ И УСТРОЙСТВ

Курс лекций

Альтаир–МГАВТ

Москва

2015

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

Бабич А.В.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ СУДОВЫХ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ, 

СИСТЕМ И УСТРОЙСТВ

Курс лекций

Альтаир–МГАВТ

Москва

2015

УДК 62721: 656.615

Бабич А.В. Эксплуатация судовых вспомогательных механизмов, 

систем и устройств. Курс лекций.— М.: Альтаир–МГАВТ, 2015.— 76, стр.

Курс лекций по дисциплине «Эксплуатация судовых вспомогательных 

механизмов, систем и устройств» предназначен для обучающихся специальностям ВО и СПО 26.05.06 и 26.02.05 «Эксплуатация судовых энергетических 
установок». Эксплуатация механизмов рассматривается совместно с их устройством, принципом действия, назначением и областью применения. 

Тематика лекций охватывает механизмы, которые обслуживают судовые 

системы и палубные механизмы: рулевые машины, шпили, брашпили, автосцепы, различные лебѐдки и т.д. Закрепление знаний  по соответствующей тематике достигается проведением ряда практических работ.

Рецензент: зав. каф. СЭУиА, к.т.н., проф. В.С. Епифанов, к.т.н., доц. 

Е.В.Спирин

Рекомендован к изданию Учебно–методическим советом МГАВТ.

Рассмотрен и рекомендован к использовнаию в учебном процессе  на за
седании кафедры СЭУиА (протокол №10 от 25 июня 2015 года). 

Ответственность за оформление и содержание передаваемых в печать 

материалов несут авторы и кафедры академии, выпускающие учебнометодические материалы

©МГАВТ.2015

©Бабич А.В.,2015

Содержание

1.Назначение и классификация судовых механизмов .
. .
. .
. .
. .
5

1.1Основные понятия о судовых насосах . .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
6

2.Основные понятия гидравлики .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
8

2.1Гидростатическое давление . .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
9

2.2Избыточное и абсолютно давление .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
9

3.Основные параметры насосов. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
13

4.Назначение поршневых насосов .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
16

5.Роторные насосы .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
21

5.1Шестерные насосы
.
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
22

5.2Пластинчатые насосы
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
22

5.3Винтовые насосы . .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
24

5.4Водокольцевые насосы . .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
24

6.Роторно-поршневые насосы
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
26

7.Центробежные насосы.
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
28

7.1Классификация центробежных насосов
.
. .
. .
. .
. .
. .
. .
28

7.2Основы эксплуатации центробежных насосов .
. .
. .
. .
. .
. .
32

7.2.1Обслуживание центробежных насосов .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
33

7.2.2Особенности центробежных насосов. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
33

8.Явление кавитации . .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
34

9.Осевая сила и способы ее уравновешивания . .
. .
. .
. .
. .
. .
35

10.Вихревые насосы . .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
36

11.Центробежно-вихревые насосы
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
39

12.Осевые насосы .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
40

13.Струйные насосы . .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
43

14.Судовые вентиляторы
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
45

15.Механизмы рулевых .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
46

15.1Классификация механизмов
.
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
46

15.2Требования Правил Регистра России . .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
46

15.3Рулевые приводы. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
46

15.4Ручные рулевые машины.
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
47

15.5Гидропривод
.
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
48

15.6Электрогидравлические машины
.
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
49

15.7Электрические машины .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
51

15.8Подруливающее устройство
.
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
52

15.9Правила обслуживания машин
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
53

16.Мезханизмы швартовых устройств .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
55

16.1Классификация механизмов
.
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
55

16.2Дистанционная отдача якорей.
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
57

16.3Устройство шпиля .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
57

16.4Устройство брашпиля . .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
58

16.5Принцип действия лебедки . .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
58

16.6Правила обслуживания швартовых устройств . .
. .
. .
. .
. .
60

17.Механизмы буксирных устройств. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
62

17.1Буксирыне лебедки .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
62

17.2Автосцепы
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
64

17.2.1Маркировка автоцепов .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
64

17.2.2Устройство автоцепа. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
65

17.3Правила сцепных механизмов.
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
66

18.Механизмы грузочных устройств . .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
67

18.1Классификация шлюпочных устройств .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
67

18.2Устройство и принцип лебедки . .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
68

18.3Устройство и принцип грузовой лебедки . .
. .
. .
. .
. .
. .
74

18.4Правила обслуживания механизмов . .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
75

Список литературы.
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
77

1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ СУДОВЫХ 

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ (СВМ)

Наряду с главными механизмами, предназначенными для выполнения ос
новной транспортной работы судна, имеются вспомогательные механизмы.

СВМ — механизмы общесудового назначения, служащие для обеспечения 

поддержания на заданном уровне маневренных и эксплуатационных качеств судна, а так же для обеспечения его безопасности как на ходу, так и на стоянке.

Все СВМ состоят из рабочей части и привода (двигатель, приводящий в 

действие рабочую часть механизма).

В зависимости от вида энергии, используемой приводом, вспомогатель
ные механизмы подразделяют на:

- паровые;
- гидравлические;
- пневматические;        наиболее распространены на судах
- электрические;
- механические;
- приводимые от двигателей внутреннего сгорания.

1.1 Основные понятия о судовых насосах

Гидравлическими — называют такие машины, рабочие органы которых, в 

процессе взаимодействия с жидкостью, передают ей или получают от нее энергию.

В зависимости от направления передачи энергии гидравлические машины 

бывают:

1.насосы;
2.гидродвигатели;
3.гидравлические передачи.
В насосах энергия передается от рабочего органа к жидкости.
В гидродвигателях — от жидкости к механизмам.
В гидропередачах, включающих в себя насос и гидродвигатель, происхо
дит двойное преобразование энергии: механическая энергия насоса преобразуется в энергию жидкости, затем энергия жидкости преобразуется в энергию 
гидродвигателя.

На судах нашли широкое применение все виды гидромашин. Они обслу
живают судовую энергетическую установку, судовые системы, судовые устройства, обеспечивая нормальную эксплуатацию судна.

Рабочая часть насоса, соединенная с приводом, называется насос
ным агрегатом.

Привод может устанавливаться на одной фундаментной раме с насосной ча
стью, или узлы привода могут входить непосредственно в конструкцию насоса.

Насосный агрегат с комплектующим оборудованием, смонтированным по 

определенной схеме, обеспечивающей работу насоса, называется насосной установкой. Она предназначена для перемещения жидкости в результате сообщения ей 
кинетической или потенциальной энергии и состоит из следующих частей:

1.насоса;
2.трубопроводов;
3.цистерн;
4.соответствующих клапанов.
Движение жидкости происходит по всасывающему и нагнетательному 

трубопроводам в результате разницы давлений, создаваемых насосом.

Принципиальная схема простейшей насосной установки

Рис.1

2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ГИДРАВЛИКИ

Все неорганические тела могут находиться в трех агрегатных состояниях:
1.твердое;
2.жидкое;
3.газообразное.
В жидком и газообразном состоянии тело не имеет определенной формы 

и составляющие частицы весьма подвижны.

Жидкости практически несжимаемы. Например, при повышении давления 

на 0,1 МПа объем воды уменьшается на 1/20000, для ртути- на 1/300000. Любая капельная жидкость характеризуется тремя основными параметрами:

1.объемной (удельной) массой;
2.плотностью;
3.язкостью.

Объемная масса выражается формулой:

, где

G — вес жидкости (сила притяжения земли, Н);
V — объем жидкости, м3 ;

— объемная масса, Н/м3 .

Плотность — количество однородной жидкости, содержащейся в единице 

объема и выражается формулой:

, где

— плотность вещества, 
;

m — масса жидкости, кг.
Между объемной массой и плотностью существует зависимость:

, где

q=9,81 
— ускорение свободного падения.

Плотность и объемная масса изменяются в зависимости от темпера
туры и давления.

Вязкость — свойство жидкости, определяемое сопротивлением ее частиц 

относительному движению (сдвигу).

Вязкость влияет на текучесть жидкости и зависит от сил внутреннего тре
ния, возникающих между частицами, струйками или слоями жидкости при их 
перемещении. С увеличением температуры вязкость капельной жидкости 
уменьшается.

Вязкость жидкости характеризуется коэффициентами кинематической и 

динамической вязкости.

Коэффициент кинематической вязкости характеризуется отношением сил 

вязкостного сопротивления к инерции жидкости.

Коэффициент динамической вязкости характеризует силу трения, прихо
дящуюся на единицу поверхности двух скользящих слоев жидкости.

Вязкость жидкости измеряется в условных единицах - градусах Энглера:

, где

ж— время истечения 200 мл, испытываемой жидкости, нагретой до опре
деленной температуры (t C);

в— время истечения 200 мл дистиллированной воды, нагретой до 20 С.
Истечение дистиллированной воды и испытываемой жидкости происхо
дит через калиброванное отверстие 2,8мм.

В отечественной практике определяется вязкость жидкости при 50 С и 100 С.

2.1 Гидростатическое давление

Рис.2

Выберем внутри покоящейся жидкости площадку 

F, на которую будем действовать по нормали силой Р.

,

где Р— гидростатическое давление.
Гидростатическое давление обладает двумя ос
новными особенностями:

1.направление его всегда нормально к поверх
ности Рис.2 принимающей давление наполняющей 
жидкости;

2.в любой точке жидкости на определенной высоте гидростатическое дав
ление действует по всем направлениям с одинаковой силой.

Это легко доказать, допустив следующее:
3.если сила гидростатического давления направлена по отношению к смо
ченной поверхности под некоторым (≠90°) углом, то она разлагается на две составляющих: нормальную и касательную к плоскостям действия. Но касательная составляющая силы заставляет перемещаться жидкость, хотя она должна 
находиться в покое;

4.если одна из сил будет больше или меньше остальных, то равновесие 

нарушится и жидкость начнет перемещаться, что противоречит условиям гидростатики.

2.2 Избыточное и абсолютное давление

Рис.3

Рассмотрим условия равновесия выделенного в жидкости цилиндрика. 
Ро — давление на поверхности жидкости;
F — площадь торцевой поверхности цилиндра;
G — вес цилиндра;
Р — давление, действующее на нижнее основание.
Давление Рв на боковую поверхность будет уравновешиваться.
Так как цилиндр должен находиться в равновесии, то проекции всех сил 

на вертикальную ось:

РоF+G-P F=0

Вес цилиндра G= h F, подставив значение в уравнение равновесия, получим:

PoF+ hF-PF=0

Сократив это выражение на F и решив его относительно Р, получим ос
новное уравнение гидростатики:

Р=Ро+ h

Данное уравнение дает возможность определить давление Р в любой точ
ке жидкости в зависимости от давления Ро на свободной поверхности, глубины 
погружения точки h и объемной (удельной) массы жидкости .

Из полученного уравнения следует, что во всех точках жидкости, располо
женных на одинаковых глубинах под свободной действует одинаковое давление.

Величина h называется избыточным гидростатическим давлением по от
ношению к давлению на свободной поверхности, которое часто равно атмосферному давлению Ро.

Величина Р называется полным гидростатическим давлением или абсо
лютным давлением.

При установившемся движении основные параметры потока - скорость и 

давление в любой точке потока остаются неизменными во времени. Установившееся движение можно наблюдать при истечении жидкости через отверстия резервуара струей, имеющей постоянное сечение. Установившееся давление наблюдается при работе осевых и центробежных насосов.

Если же в отдельных точках потока давление и скорость изменяются, то 

такое движение называется неустановившимся. Такое давление можно наблюдать при работе поршневых насосов.

Установившееся равномерное движение имеет место в трубах с постоян
ным диаметром сечения. При этом все скорости и все давления в соответствующих точках будут одинаковы между собой.

Установившееся неравномерное движение можно наблюдать в трубах с 

переменным диаметром. При этом скорости и давления по длине потока в жи

вых сечениях меняются, а по своей величине в одних и тех же точках остаются 
постоянными.

Кроме того, различают ламинарное (спокойное) движение потока жидко
сти и турбулентное (вихревое) движение жидкости.

Рис.4

Установившееся          
Установившееся                
Ламинарное

неравномерное         
равномерное

Р1,V1                                                              Р1,V1

P2,V2
P2,V2                     Турбулентное

Р1 
P1

Р2           const                 
P2
const                                              

V1
V1

V2                                              
V2

P1 P2 …                       
P1=P2=…

V1 V2 …                      
V1=V2=…

Общесудовые насосы обслуживают общесудовые системы, т.е. имеющие
ся на большинстве судов независимо от их назначения (балластные, осушительные, пожарные, санитарные и т.п.).