Получение холода в установке основано на том простом явлении, что всякая жидкость при своем испарении поглощает теплоту из окружающей среды. Важнейшей особенностью фреона и аммиака является то, что в условиях обычного атмосферного давлення они кипят и интенсивно испаряются даже при низких минусовых температурах.

Система работает следующим образом. Жидкий хладагент под давлением 5-6 кгс/см2 подается к регулирующему вентилю, установленному перед входом в батареи. При проходе хладагента через узкое сечение вентиля давление его резко снижается до 0,5-1 кгс/см2. Вследствие уменьшения давления хладагент в батареях кипит и испаряется, отбирая на свое парообразование тепло от окружающего воздуха и охлаждая тем самым помещение. Образующиеся пары хладагента отсасываются из батарей компрессором, сжимаются (при этом температура их повышается) и нагнетаются в конденсатор. Под действием забортной воды, прокачиваемой через конденсатор, сжатые пары хладагента охлаждаются и конденсируются. Жидкий хладагент вновь направляется в батареи, и процесс повторяется.

Непосредственная система охлаждения наиболее простая из рефрижераторных систем. Однако при длинных трубопроводах в ней требуется большое количество хладагента для заполнения и повышается возможность его утечки через малейшие неплотности. Поэтому такие системы применяют только в небольших охлаждаемых помещениях (провизионные камеры, холодильные шкафы) при близком расположении их от холодильной установки.

Система пожаротушения

Стационарные системы пожаротушения предназначены для подачи огнетушащего вещества к защищаемым помещениям и непосредственно в эти помещения. По виду используемого в них огнетушащего вещества они подразделяются на следующие группы:

1) водогасящие:

водопожарная,

спринклерная,

водораспыления,

водяных завес,

водяного орошения;

2) с механически гасящим агентом:

пенотушения,

порошкового тушения;

3) с химически гасящим агентом:

углекислотного тушения,

инертных газов,

легко испаряющихся жидкостей.

Все станции пожаротушения, кроме станций для машинных помещений, должны располагаться на открытых палубах или непосредственно под ними и иметь независимый вход с открытой палубы.

Основная система - водопожарная; в дополнение к ней каждое судовое помещение должно быть защищено одной из других систем.

Водопожарная система включает в себя пожарные насосы, пожарные магистрали, краны, рукава и стволы. Каждый пожарный насос должен обеспечивать подачу не менее двух струй воды. На грузовых судах валовой вместимостью 300 и более должно быть не менее двух стационарных пожарных насосов, не считая аварийного. Общая производительность пожарных насосов на всех судах, кроме пассажирских, достаточна до 180 м3/ч. В качестве стационарных пожарных насосов могут использоваться санитарные, балластные, осушительные и другие насосы забортной воды, если они удовлетворяют установленным для пожарных насосов требованиям. Насосы и их кингстоны должны быть установлены ниже ватерлинии судна порожнем. Аварийный пожарный насос с независимым приводом устанавливается на грузовых судах валовой вместимостью 2000 и более, если пожар в любом из отсеков может вывести из строя все насосы. Насос и его кингстоны должны быть расположены так, чтобы они не вышли из строя при возникновении пожара в помещении основных пожарных насосов, и не должны иметь непосредственно доступа из этих помещений.

Пожарная магистраль должна обеспечивать эффективную подачу воды при одновременной работе двух пожарных насосов; на грузовых судах - до 140 м3/ч. Количество и расположение кранов должны быть такими, чтобы по меньшей мере две струи из разных кранов, одна из которых подается по цельному рукаву, доставали до любой части судна, обычно доступной для экипажа и пассажиров, а также до любой части грузового помещения. Максимальное давление в кране не должно превышать того, при котором возможно эффективное управление рукавом.

Пожарные краны должны быть удалены друг от друга не более чем на 20 м во внутренних помещениях судна и не более чем на 40 м на открытых палубах. У кранов, установленных в помещениях, а также на открытых палубах судов валовой вместимостью до 500, пожарные рукава должны иметь длину 10-15 м, а на открытых палубах - 15 - 20 м.

Ручные пожарные стволы должны быть комбинированного типа, т.е. обеспечивать подачу как компактной, так и распыленной струи.

Спринклерная система используется для защиты жилых помещений, а также хозяйственных, шкиперских, плотницких помещений, кладовых запасных частей. Она состоит из пневмогидравлической цистерны, трубопровода, спринклеров и сигнально-контрольного устройства. Спринклеры представляют собой распылители воды с легкоплавким замком, который открывается при температуре в помещении 68 оС для умеренных зон и 79 оС для тропиков. Устанавливаются спринклеры в верхней части защищаемого помещения. Трубопровод, ведущий от пневмогидравлической цистерны к секции спринклеров, находится под постоянным давлением воды. Когда замок спринклера расплавляется под воздействием тепла, образующегося при пожаре, вода, поступающая через трубопровод, распыляется в защищаемом помещении. При этом давление в системе падает, что обеспечивает автоматическое включение насоса, подающего воду в цистерну.

Спринклеры должны обеспечивать подачу воды не менее 5 л/мин на 1 м2 площади помещения. Одновременно со срабатыванием спринклера включается сигнализация, панель которой устанавливается на ходовом мостике. Панель сигнализации указывает, в какой секции помещений, обслуживаемых системой, возник пожар. Визуальные и звуковые сигналы выводятся также и в другое место, чтобы обеспечить немедленное принятие экипажем информации о пожаре. Система водораспыления используется в машинных помещениях и их шахтах, в фонарных, малярных, других производственных помещениях, где применяется жидкое топливо и другие воспламеняющиеся жидкости, а также в помещениях, в которых перевозится рыбная мука в мешках. Распылители помещаются под подволоком защищаемого помещения. Они питаются водой либо от независимого насоса, автоматически включающегося при падении давления в системе, либо от водопожарной магистрали.

Система водяных завес применяется в дополнение к другим системам пожаротушения на судах с горизонтальным способом погрузки, а также в районах установки дверей общественных помещений, имеющих большую площадь остекления. Водяная завеса достаточной толщины создается распылителями щелевого типа, в которые подается вода от пожарной магистрали. В указанных случаях водяные завесы применяются вместо огнестойких конструкций, установка которых невозможна.

Система водяного орошения используется для защиты шахт выходов из машинных помещений. Насосы и Система пенотушения использует в качестве огнетушащего вещества воздушно-механическую пену - ячеистую систему, состоящую из мелких пузырьков воздуха, разделенных тонкими прослойками воды. Для образования пузырьков служит пенообразователь - вещество, облегчающее вспенивание жидкости и придающее пленкам устойчивость. Пенообразователь затрудняет отток жидкости из пленок, препятствует слипанию пузырьков. Воздушно-механическая пена, покрывая горящую поверхность, преграждает доступ воздуха в зону горения, препятствует испарению в нее горящего вещества и распространению тепла из зоны горения. Пена охлаждает горящий материал и защищает от возгорания не горящие поверхности горючих веществ. Раствор пенообразователя, обладая высокой смачивающей способностью, проникает вглубь волокнистых и других плохо смачиваемых материалов и прекращает тление.

Кратностью пены называется отношение объема пены к объему ее жидкой фазы. Различают пены низкой кратности (около 10:1), средней кратности (между 50:1 и 150:1) и высокой кратности (около 1000:1). Расход пенообразователя для получения воздушно-механической пены составляет 4% к объему расходуемой воды. Пенообразователи низкой и средней кратности работают на морской воде, высокой кратности - на пресной воде.

Система пенотушения обычно включает в себя емкости для хранения пенообразователь, смеситель, в котором образуется раствор пенообразователя с водой, воздушно-пенный генератор (с широким соплом) или воздушно-пенный ствол, магистральные и распределительные трубопроводы. Пена низкой кратности используется при тушении пожаров в грузовых танках с нефтепродуктами. Пена подается с помощью лафетных стволов и переносных пеногенераторов или воздушно-пенных стволов на всю площадь палубы грузовых танков или непосредственно в танки. Пена средней кратности используется для тушения сухогрузных и рефрижераторных трюмов, фонарных и малярных помещений. Пена высокой кратности применяется для тушения пожаров в машинных помещениях, в грузовых помещениях с горизонтальным способом погрузки.

В системе порошкового тушения используются порошки углекислой соды, поташа, графита, квасцов и т.п. Порошок распыляется струей азота или другого инертного газа. Система порошкового тушения включает в себя станции, в которых размещаются резервуары с порошком и баллоны с газом-носителем, посты тушения с ручными стволами либо лафетными стволами, трубопроводы и арматуру для пуска системы и подачи порошка к стволам.

Система порошкового тушения используется для тушения электрооборудования, фонарных и малярных помещений. Она применяется на газовозах, химовозах, судах, перевозящих опасные грузы.

Система углекислотного тушения применяется на всех судах для тушения пожаров в машинных помещениях, сухогрузных и рефрижераторных трюмах, грузовых помещениях с горизонтальным способом погрузки, фонарных и малярных кладовых. Горение прекращается при введении в помещение углекислоты в объеме 22,5% от объема помещения. Выходящая из сопла углекислота при расширении охлаждена до -78 оС, что усиливает гасящий эффект. Станция углекислотного тушения состоит из баллонов со сжиженным углекислым газом, подсоединенных к коллектору. Трубопроводы с пусковыми клапанами ведут в защищаемые помещения к соплам, расположенным в их верхней части. При подаче углекислоты в помещение углекислый газ опускается книзу и изолирует очаг пожара.

Принцип действия системы инертных газов заключается в создании и поддержании в защищаемом помещении невоспламеняющейся атмосферы за счет наполнения ее дымовыми газами. В качестве инертных газов используются дымовые газы главных или вспомогательных котлов или продукты сгорания топлива в специальных генераторах. От котла или генератора газ поступает в скруббер - аппарат для очистки и охлаждения газа (для грузовых танков температура газа должна быть не более 65 оС, для сухогрузных трюмов - не более 50 оС). Система используется в качестве основного средства пожаротушения в сухогрузных и рефрижераторных трюмах, в танках для перевозки грузов наливом.

В системах тушения легкоиспаряющимися жидкостями используются галоидированные углеводороды (т.е. содержащие галоиды, или галогены - хлор, фтор, бром, иод). Огнегасящим веществом является смесь бромистого этила и хладона (тетрафтордибромэтана) с добавками. Ее пары не поддерживают горение. Достаточная для прекращения горения концентрация паров хладона составляет 7% от объема помещения.

Огнегасительная жидкость хранится в резервуарах со стойким антикоррозионным покрытием внутренней поверхности, откуда по трубопроводу с помощью сжатого воздуха подается к насадкам-распылителям в защищаемое помещение.

Пожаротушение легкоиспаряющимися жидкостями используется для защиты машинных помещений, для тушения горящих нефтепродуктов в закрытых помещениях. Достоинством систем жидкостного тушения по сравнению с системой углекислотного тушения является их меньшая масса и габариты, недостатком - повышенная коррозионная активность и токсичность СЖБ (системы жидкостной бромэтиловой). В меньшей степени эти свойства присущи хладонам 111В2, 12В1 и 13В1 (галлоны 2402, 1211 и 1301).

3. Составные части судовых систем

Конструктивными элементами -- частями -- судовых систем являются: трубы и гибкие шланги; соединительная арматура; арматура для закрывания, регулирования или переключения трубопроводов; механизмы, осуществляющие процесс энергообмена и перемещающие среды в трубопроводах; контрольно-измерительные и сигнальные приборы; аппараты теплообмена; защитные устройства; цистерны, баллоны, расходные баки и другие емкости; подвески, кронштейны и детали для крепления труб и арматуры к судовым конструкциям; компенсаторы удлинений и сжатий трубопроводов и т. п. Среда, перемещаемая в судовых системах, может быть очень агрессивна, скорость ее течения, температура и давление очень различны, поэтому для изготовления конструктивных элементов судовых систем используют различные материалы.

а)Трубы -- основные конструктивные элементы судовых систем. Для изготовления труб судовых систем чаще всего используют углеродистую сталь. Для сохранения физико-химических качеств среды, протекаемой в трубах, их изготовляют также из легированной стали, медными, биметаллическими (сталь -- медь), латунными и из легких сплавов.

Кроме этих труб, в судовых системах используют также стальные, футерованные изнутри полиэтиленом, а также полиэтиленовые и из винипласта.

Соединение труб, присоединение их к запорной, переключающей и регулирующей арматуре, к стенкам цистерн, к механизмам и аппаратам может быть разъемным и неразъемным (путевые соединения). К разъемным соединениям относятся фланцы, муфты, штуцера и дюриты. Для создания плотности разъемных соединений между ними устанавливают прокладки из картона, паронита, резины, фибры, полиэтилена и других материалов. К неразъемным относятся сварные, паяные и клееные соединения. Фасонные части трубопроводов -- колена, тройники, четверники и переборочные стаканы -- применяют для разветвления трубопроводной сети, прохода труб через настилы, переборки и т. п.

б)Компенсаторы служат для восприятия температурных удлинений или смещения труб вследствие деформаций судовых конструкций. Компенсаторы монтируются в трубопроводах больших диаметров с переменной температурой среды (таких, как паропроводы высокого давления); для прочих систем их роль выполняют самокомпенсаторы -- изогнутые участки труб.

Подвески и кронштейны, выполненные из полосового или профильного металла, служат для крепления труб к элементам судовых конструкций.

в)Арматура судовых систем служит для закрывания, регулирования или переключения трубопроводов. Она обеспечивает отключение, изменение количества протекаемой среды, изменение направления движения среды в разные трубопроводы, поддержание в трубопроводах постоянного давления и защиту систем от попадания в них посторонних предметов.

Арматура может быть стальной, латунной и бронзовой. Всю арматуру судовых систем классифицируют по назначению и конструкции на следующие группы (рис. 66).

1) Клапаны, характерной деталью которых является тарелка, перекрывающая живое сечение проточной части внутри его корпуса.

В зависимости от способа управления тарелкой и назначения клапаны разделяются на запорные, невозвратные, невозвратно-запорные, невозвратно-управляемые, предохранительные, дроссельные и редукционные.

Клапаны запорные перекрываются тарелкой, регулируемой шпинделем. Клапаны невозвратные, предохранительные и редукционные работают автоматически. В невозвратном клапане шпинделя нет, тарелка прижимается к седлу в корпусе собственным весом и давлением среды, протекающей в трубопроводе, или пружиной.

Клапаны предохранительные работают автоматически: среда проходит, отжимая тарелку, прижимаемую к седлу клапана пружиной, сжатие которой заранее регулируется. При повышении в трубопроводе давления на величину более 20% рабочего тарелка отжимается от седла и клапан открывается, сбрасывая избыточное давление. Клапаны дроссельные применяются для уменьшения давления в трубопроводах путем изменения гидравлического сопротивления среды, регулируемого положением тарелки.

Клапаны редукционные применяются для снижения статического давления среды в трубопроводах и поддержания его постоянства независимо от колебания давления до и после места установки этого клапана.

2) Задвижки клинкетные (клинкеты) с клиновидным диском перекрывающим сечения трубопровода. Клинкеты используются как запорные органы или как спускные или перепускные средства в качестве донной и бортовой арматутры.

3) Краны проходные, трехходовые и крановые манипуляторы-- запорно-регулирующая арматура в виде пробки, установленной в корпусе крана с одной или несколькими прорезями Манипуляторы используются для переключения трех, четырех и более трубопроводов;

4) Захлопки -- особый вид арматуры, рабочая тарелка которой шарнирно закреплена на оси.

Приводы управления арматурой, аппаратами и другими элементами систем бывают местными и дистанционными, приводимыми в действие вручную, с помощью механических двигателей или работающих автоматически. Дистанционные приводы могут быть валиковыми, гидравлическими, пневматическими и электрическими. Гидравлические механизмы, преобразующие энергию движущейся в них жидкости в механическую работу рабочего органа, используются для управления арматурой, приводами и аппаратами.

Насосы -- машины, преобразующие механическую энергию, получаемую от двигателей, приводящих их в движение, в приращение механической энергии протекающей в них жидкости. В зависимости от конструкции и способа, которым совершается энергообмен, насосы подразделяются (рис. 67) на поршневые (объемные или вытеснения), в которых жидкость перемещается под действием поршня, совершающего возвратно-поступательное движение в рабочем цилиндре машины;

*ротационные (роторные), в которых перемещение жидкости совершается под действием вращения зубчатых колес или винтов; лопастные, в которых жидкость перемещается под действием центробежных сил, возникающих при проходе жидкости через вращающееся рабочее колесо с лопатками;

*струйные (эжекторы), в которых нагнетаемая жидкость получает приращение энергии под действием другой рабочей жидкости, обладающей необходимой кинетической энергией.

Газодувки -- машины, преобразующие механическую энергию приводящих их в движение двигателей в приращение энергии перемещаемых ими газов. Так же, как и насосы, газодувки бывают лопастные, объемные (вытеснения) и струйные. В зависимости от величины развиваемого напора они разделяются на :

1) вентиляторы, машины, служащие для перемещения воздуха и создающие давление до 0,3 атм;

2) газодувки-машины, служащие для сжатия и перемещения газа (воздуха) при давлении в пределах от 1,1 до 3,5 атм;

3) компрессоры, машины, осуществляющие сжатие и перемещение газов (воздуха) под давлением свыше 2,0 атм.

4. Требования к общесудовым системам

К общесудовым системам предъявляются следующие основные требования:

1) безотказность действия в морских условиях;

2) живучесть, т. е. способность выполнять свои функции при выходе из строя отдельных механизмов или участков системы в результате аварии судна;

3) минимальное число типоразмеров механизмов, арматуры и труб;

4) максимально возможное применение стандартных и унифицированных конструктивных элементов;

5) применение антикоррозионных материалов для систем, сообщающихся с забортной водой;

6) минимально возможные объем и масса;

7) простая технология изготовления трубопроводов и монтажа системы на судне;

8) удобство обслуживания и несложность ремонта;

9) наиболее рациональный способ управления судовой системой для данного судна и экономически оправданная степень ее автоматизации;

10) расположение труб, арматуры и приборов должно быть таким, чтобы оставались свободными проходы и не нарушался интерьер жилых помещений.

Помимо перечисленных общих требований к отдельным системам с учетом условий их эксплуатации на судне могут предъявляться особые требования, которые будут изложены в разделе II при рассмотрении конкретных судовых систем.

В процессе проектирования систем следует учитывать все требования, но принимать необходимо только наиболее оптимальные. При применении новых материалов, более эффективных механизмов или более совершенных способов управления системами следует всесторонне взвешивать их достоинства и недостатки. Например, применение автоматического управления судовыми системами приводит к сокращению численности обслуживающего персонала, но одновременно с этим усложняется их устройство и резко повышается стоимость изготовления и эксплуатации.

5. Современные судовые системы и тенденции их развития

Современное судно - это сложный механизм, которому для успешного функционирования необходимы многие составляющие, важнейшими из которых являются судовые системы. К ним, в первую очередь, относятся трубопроводные системы и арматуры, обеспечивающие перемещение жидкости или газа по судну.Кроме того, к судовым системам причисляют противопожарные, водоотливные, перепускные и другие системы, отвечающие за живучесть. Ими в равной степени оснащаются как гражданские морские и речные суда, так и военные корабли. Из этого и вытекает высокий уровень развития технологий по разработке и выпуску корабельных систем.

Судовые системы и их развитие

1)Снижение стоимости судовых систем:

В совокупности судовые двигатели, трубопроводы и системы электроснабжения составляют весьма значительную часть от общей стоимости судна, как правило, - до тридцати процентов и более. Этот факт в значительной мере сдерживает внедрение современных технологий. В таких условиях одним из главных направлений для разработчиков соответствующих технологий стало снижение цены на оборудование, что должно сделать его более доступным.

2)Автоматизация судовых систем

Автоматизация основных судовых систем и особенно систем обеспечения живучести стало обязательным требованием к современному судну. Без этого фактора не может быть обеспечена безопасность хождения и экипажа. Автоматизация достигается передачей контроля за корабельными механизмами цифровым системам управления.Кроме того, высокий уровень автоматизации положительно влияет и на стоимость эксплуатации судна, так как значительно уменьшается численность экипажа, и следственно расходы на его содержание.

3)Судовые системы и предъявляемые к ним требования

Требования, предъявляемые к современному корабельному оборудованию, значительно более жесткие. Это касается как производительности и компактности, так и надежности техники. Судно - это очень энергоемкий механизм, и для использования на нем необходима высокопроизводительная техника, выполненная в максимально ограниченных габаритах. Это объясняется отсутствием лишнего свободного пространства на борту и четко спланированные при строительстве судовые компановки.

4) Надежность судовых систем

Ввиду особых условий эксплуатации водной техники, а именно: оторванность от суши, надежность систем напрямую влияет на безопасность. Учитывая, что все судовые системы работают на электроэнергии, особые требования предъявляются к системам электроснабжения. Они обязаны быть водозащищенными, точными и надежными, и при этом вырабатывать необходимый уровень энергии. Системы управления подобным оборудованием должны быть автоматизированными.

Таким образом, судовые системы являются важнейшей частью корабля.

Размещено на Allbest.ru