Балластная система судна реферат
Обновлено: 30.06.2024
Трюмные системы предназначены для удаления за борт воды, скапливающейся в трюмах, и из затопленных отсеков. В группу трюмных систем входят осушительная, водоотливная и перепускная.
Балластные системы предназначены для перемещения водяного балласта с целью изменения осадки, крена и дифферента судна. В группу балластных систем входят балластная, креновая, дифферентная и система замещения израсходованного топлива. Во время плавания судна в его корпусе постоянно скапливается вода, называемая трюмной. Она появляется в результате протечек через соединения трубопроводов, поступления забортной воды через дейдвудные подшипники гребного вала, попадания брызг волн через люки и вентиляционные отверстия, а также вследствие конденсации влаги воздуха на поверхности корпуса судна, механизмов и трубопроводов. Скапливание трюмной воды в машинных и насосных отделениях приводит к нарушению нормальных условий обслуживания главных машин и механизмов. В грузовых отсеках эта вода вызывает порчу груза, оборудования и покрытий корпуса судна. Для периодического удаления воды из трюмов судна служит осушительная система. В тех помещениях, которые невозможно или неудобно оборудовать осушительной системой (радиорубки, погреба, станции пожаротушения и др.), применяют спускные трубы, по которым вода отводится в нижерасположенные отсеки, обслуживаемые осушительной системой.
При повреждении корпуса судна через пробоину может произойти затопление отсека. Для откачивания воды из затопленного отсека служит водоотливная система, снабженная насосами большой производительности. Однако аварийный водоотлив возможен только в том случае, если предварительно на пробоину будет наложен специальный пластырь. В отличие от осушительной системы, предусматривающейся по Правилам Регистра на любом судне, самостоятельная водоотливная система применяется обязательно только на морских пассажирских судах. Аварийный водоотлив на малых судах (катерах, буксирах и т. п.) осуществляется осушительной системой, а на транспортных судах – с помощью балластной системы. Из МКО морских судов аварийный водоотлив также производится охлаждающими насосами главных двигателей, производительность которых должна быть достаточной для этого.
Креновая и дифферентная системы предназначены соответственно для устранения крена и дифферента судна, а в некоторых случаях, наоборот, для искусственного их создания. Это осуществляется перекачиванием водяного балласта из специальных цистерн. Креновая и дифферентная системы предусматриваются обязательно на ледоколах, буксирах и большинстве типов судов. На ледоколах данные системы имеют специальное назначение. Так, креновая система служит для предотвращения вмерзания корпуса ледокола при его дрейфе в ледяном поле. В этом случае с помощью системы создается бортовая качка ледокола с определенной амплитудой. Ввиду продолжительности режима раскачивания управление кренованием обычно автоматизируют. Дифферентную систему используют при прохождении ледоколом тяжелых ледовых полей. Для этого вначале ледоколу создают дифферент на корму путем приема балласта в кормовую цистерну, а после того как форштевень поднимется на кромку льда, балласт перекачивают из кормовой цистерны в носовую, обеспечивая тем самым проламывание льда.
Малая осадка порожнего или недогруженного судна отрицательно сказывается на его остойчивости и мореходности (увеличивается качка на волне, оголяются лопасти гребного винта), что приводит к потере скорости хода. Для устранения этого на грузовых, пассажирских и промысловых судах применяют балластные системы, которые поддерживают требуемую осадку облегченного судна путем приема забортной воды в специальные цистерны. Если на судне имеется балластная система, то она обычно выполняет функции креповой и дифферентной систем.
Как правило, на всех морских танкерах имеется отдельная балластная система в МКО, ахтерпике и форпике. Балластировку грузовых танков обычно производят посредством грузовой системы танкера.
Разновидностью балластной системы является система замещения израсходованного топлива, предназначенная для поддержания нормальной осадки путем заполнения освободившихся объемов в топливных цистернах забортной водой.
Основы устройства трюмных и балластных систем и требования к ним
В трюмных и балластных системах вода перемещается в основном с помощью насосов и только в отдельных случаях самотеком. Водяной балласт, используемый в системах, находится в специальных цистернах, размещаемых в корпусе судна и имеющих воздушные и измерительные трубы. Посредством воздушной трубы цистерна сообщается с окружающей средой. Через нее выпускается воздух при заполнении цистерны водой и, наоборот, входит воздух при опорожнении цистерны. Верхний конец воздушной трубы во избежание засорения загнут на 180° и в нем устроена воздушная головка с поплавковым клапаном (резиновым шариком), предотвращающим попадание в цистерну забортной воды. Воздушные трубы выводят на палубу. Измерительная труба (рис. 40) с помещенной в ней рейкой 5 с делениями (футштоком) является простейшим и надежным устройством для контроля уровня воды в цистернах и трюмах. Измерительные трубы выводят на палубу или настил двойного дна. Сверху трубу закрывают завинчивающейся втулкой 1. Рейка 5, соединенная цепью 4 с втулкой 1, достигает днища цистерны. Уровень воды в цистерне определяется по смоченной поверхности рейки (для этого втулку вывертывают и приподнимают вверх вместе с рейкой). Часто воздушные трубы совмещают с измерительными. В этом случае на верхнем загнутом конце трубы устанавливают съемную пробку для опускания футштока. Ввиду трудоемкости производства замеров с помощью измерительных труб на новых судах одновременно с ними применяют дистанционные уровнемеры или датчики уровня, показывающие приборы которых выведены в пост управления.
Трюмные и балластные системы сообщаются с забортным пространством через специальные отверстия в корпусе судна, защищенные решеткой, которая препятствует попаданию в трубопровод различных предметов, льда и рыб. Насосы систем соединены с забортными отверстиями трубопроводами, которые в зависимости от их назначения называют приемными, отливными или приемно-отливными. Около забортного отверстия делают выгородку, на которой устанавливают кингстон. Такие выгородки называют кингстонными ящиками (рис. 41). По трубе 4 из верхней части кингстонного ящика 5 отводится скапливающийся воздух. К решетке 7 по трубе 8 подводится пар или сжатый воздух, которые выпускаются через перфорированную трубу 5. Для предотвращения обмерзания решетка обогревается паром, а в случае засорения отверстий продувается воздухом. На отливном трубопроводе перед кингстоном устанавливают невозвратно-запорный клапан 10, предотвращающий попадание забортной воды в систему. Управление трюмными и балластными системами осуществляется вручную, дистанционно или автоматически. Трубопроводы трюмных и балластных систем изготовляют в основном из оцинкованных или бакелизованных стальных труб и только в отдельных случаях применяют медные трубы. Воздушные и измерительные трубы обычно выполняют стальными. На трубопроводах устанавливают стальную, бронзовую или латунную арматуру.
Основные требования, предъявляемые к трюмным и балластным системам:
1. Осушительная система должна обеспечивать удаление трюмной воды из любого отсека при допустимых крене и дифференте судна.
2. В каждый осушаемый отсек должно быть введено не менее двух приемных отростков, расположенных на разных бортах.
3. На каждом самоходном судне должно быть не менее двух осушительных насосов с механическим приводом, В качестве одного из них может быть использован насос балластный, санитарный или обслуживающий главный двигатель.
4. Системы должны быть устроены так, чтобы исключалась возможность поступления забортной воды по их трубопроводам внутрь судна, а также перетекание воды из одного отсека в другой. Для этого на них следует устанавливать невозвратные клапаны.
5. Количество водоотливных насосов следует принимать в зависимости от водоизмещения и типа судна. В качестве одного из водоотливных насосов допускается использование балластного или дифферентного насоса.
6. Водяные трубопроводы, как правило, не должны проходить через балластные и топливные цистерны.
7. Креповая система должна обеспечивать перекачивание воды при крене до 30°, а дифферентная – при дифференте до 15°.
8. На ледоколах время перекачивания балласта с одного борта на другой должно быть не более 3 мин, а изменение дифферента – не более 5 мин.
9. Время заполнения всех балластных цистерн судна не должно превышать 6 ч.
10. Внутренние диаметры трубопроводов следует определять гидравлическим расчетом. При этом независимо от полученного расчетом значения диаметр приемного отростка следует принимать не менее DУ 40.
Балластными называют группу судовых систем, предназначенных для приема, транспортировки и выкачки водяного балласта (забортной воды) при изменении осадки, дифферента и крена судна. К ним относятся:
- балластная
- дифферентная
- креновая (антикреновая) система
На большинстве морских судов функции всех этих систем выполняет одна балластная путем соответствующего распределения балласта по балластным цистернам.
Балластная система предназначена для приема водяного балласта в цистерны (отсеки) и последующей перекачки и удаления его за борт. Морские суда принимают водяной балласт для получения осадки, обеспечивающей надлежащие мореходные качества в порожнем — балластном — переходе (танкеры, рудовозы и другие суда, совершающие рейсы без груза), для обеспечения необходимой остойчивости при перевозке грузов на верхней палубе (лесовозы, контейнеровозы), для создания правильной посадки судна на ровный киль или с небольшим — не более 0,025— 0,030 L — дифферентом на корму по мере расходования судовых запасов. Для приема водяного балласта на судах используют отсеки двойного дна, пики и диптанки. На танкерах балласт принимают в грузовые и специальные балластные танки, а на рудовозах, для уменьшения в балластном переходе избыточной остойчивости, ухудшающей качку, — в подпалубные цистерны. На сухогрузных и пассажирских судах количество водяного балласта достигает 25—30, а на танкерах 35—50 % водоизмещения судна.
Принимают балластную воду в цистерны, расположенные ниже ватерлинии, самотеком через днищевые или бортовые кингстоны, либо с помощью балластных насосов; удаляют водяной балласт только насосами. Балластную систему оборудуют на всех судах и для обеспечения резерва соединяют с осушительной. Приемные отверстия кингстонов (рис. 8.12) должны быть защищены от обмерзания и засорения. Обычно в балластных системах используют центробежные или поршневые насосы производительностью 100—400 м 3 /ч при напоре 15—20 м вод. ст. Производительность насосов выбирают так, чтобы обеспечить прием (или удаление) балласта из наибольшей цистерны не более чем за два часа, а всего балласта — за шесть—восемь часов. На танкерах, имеющих чисто балластные цистерны, наряду со специальными балластными используют и грузовые насосы. На всех судах кроме основного специального балластного насоса предусматривают резервные, в качестве которых используют осушительные, пожарные и др.
Балластный трубопровод прокладывают, как правило, в двойном дне. Наиболее удобен для этой цели коридор, образуемый на некоторых судах в междудонном пространстве, обычно вдоль вертикального киля. Балластные насосы, располагаемые в МКО (на танкерах — в насосном отделении), объединяют кольцевой магистралью, от которой через распределительные коробки с запорными клапанами в каждую балластную цистерну отводят отдельный трубопровод (рис. 8.13). Трубопровод, идущий в форпик, должен иметь расположенный в форпике разобщительный клапан, управляемый дистанционно с поста, находящегося выше палубы переборок.
Балластный трубопровод изготовляют из стальных бесшовных оцинкованных или футерованных полиэтиленом труб, диаметр которых, определяемый расчетом в зависимости от емкости цистерн, достигает на супертанкерах 400—500 мм. На тех танкерах, где для приема водяного балласта используют грузовые танки, а также на судах, у которых балласт принимают в порожние топливные цистерны (на новых судах, как правило, это не допускается), на отливном трубопроводе необходимо устанавливать сепаратор трюмных вод. Отливной трубопровод выводят за борт выше грузовой ватерлинии на 200—300 мм и заканчивают захлопкой, пропускающей балластную воду за борт, но препятствующей попаданию забортной воды внутрь. Управление насосами и арматурой балластной системы — централизованное, дистанционное.
Дифферентная система предназначена для приема в цистерны, перекачки и удаления из них водяного балласта при дифферентовке судна. Ее предусматривают только на тех судах, которые по условиям эксплуатации часто меняют дифферент, например на ледоколах, использующих изменения дифферента для улучшения условий форсирования льда. Система состоит из двух цистерн, носовой и кормовой, общей емкостью около 5—12 % водоизмещения судна; объединяющего их трубопровода; перекачивающего реверсивного насоса и кингстонов — приемного и отливного. На некоторых судах для перемещения воды из одной оконечности судна в другую вместо перекачивания ее насосом применяют продувку сжатым воздухом. Иногда дифферентную систему делают по автономному принципу: носовую и кормовую цистерны не соединяют одним трубопроводом, а оборудуют автономными средствами приема и удаления воды (кингстонами, эжекторами или сжатым воздухом).
Креновая система предназначается для выравнивания крена. Ее оборудуют на ледоколах, которым для освобождения от сжатия льдами, а также схода с кромки льда или снятия с мели необходимо создать крен, а также на паромах и судах с горизонтальной грузообработкой для борьбы с креном, возникающим при перемещении грузов по судну во время грузовых операций (ее на этих судах называют антикреновой системой ).
Устройство креновой системы аналогично устройству дифферентной системы, если не считать, что креновые цистерны (объемом 5—8 % водоизмещения) расположены не в оконечностях судна, а в средней части (это позволяет создавать наибольший кренящий момент). Кроме того, у креновой системы больше диаметр переточных труб (до 700—1000 мм), и поэтому в качестве запорной арматуры применяют клинкеты и поворотные затворы.
Назначение: приём на борт, перекачка по судну и удаление за борт водного балласта для обеспечения необходимой посадки судна при ходе порожнем; а так же для спрямления крена и дифферента при расходовании судовых запасов.
На некоторых типов судов, кроме обозначенной выше основной задачи, балластная система выполняет специфические задачи:
- Суда, несущие палубный груз (лесовозы, контейнеровозы), имеют повышенный центр тяжести, что может приводить к недостаточной остойчивости. На этих судах для повышения остойчивости в грузу балласт принимается в цистерны двойного дна.
- Навалочные суда при перевозке грузов большой плотности имеют пониженный центр тяжести, а вызванная этим избыточная остойчивость приводит к более порывистой качке, что ухудшает обитаемость судна. На этих судах для уменьшения остойчивости в грузу балласт принимается в подпалубные цистерны.
В Правилах классификации и постройки морских судов РМРС (Раздел VIII Системы и трубопроводы, п. 8. Балластная, креновая и дифферентная системы) содержатся следующие требования:
1. Балластная система должна обслуживаться хотя бы одним насосом, подача которого выбирается исходя из условия обеспечения скорости воды не менее 2 м/с в трубопроводе, обслуживающем наибольшую балластную цистерну.
2. В качестве балластного могут быть использованы другие общесудовые насосы с достаточной подачей (например, осушительный, пожарный, резервный насос охлаждающей воды).
3. Каждый балластный насос должен иметь подачу не менее определяемой по формуле:
где dм – диаметр магистрали балластной системы, мм.
4. Внутренний диаметр отростков балластных трубопроводов, обслуживающих отдельные балластные цистерны, должен вычисляться по формуле:
где V – вместимость данной балластной цистерны, м 3 . Естественно, берётся трубопровод ближайшего стандартного диаметра.
5. Диаметр магистрали должен быть не менее наибольшего диаметра отростка, определённого по формуле (1.6.1).
6. Расположение приёмных отростков должно быть таким, чтобы обеспечить откачку балластной воды из любой БЦ когда судно сидит на ровный киль или имеет крен до 5 0 .
Требования к воздушным трубам. Раздел 10. Системы воздушных, переливных и измерительных трубопроводов, п. 10.1. Воздушные трубы.
7. Каждая цистерна, заполняемая жидкостью, а так же ледовые и кингстонные ящики, должны быть оборудованы воздушными трубами. Обеспечивающими воздухообмен между цистернами и атмосферой.
8 Воздушные трубы должны быть выведены из верхней части цистерн. Число и расположение воздушных труб выбирается в зависимости от формы и размера цистерн и должны исключать образование воздушных мешков.
Воздушные трубы цистерн, стенками которых является наружная обшивка корпуса, а так же ледовых и кингстонных ящиков, должны быть выведены выше палубы переборок.
9. Цистерны, простирающиеся от борта до борта, должны быть оборудованы воздушными трубами у обоих бортов.
10. Выходные концы воздушных труб должны быть выполнены в виде колена, обращённого отверстием вниз, или должны быть оборудованы специальными затворами, предотвращающими попадание воды.
11. Суммарная площадь воздушных труб цистерн, заполняемых насосами, должна быть не менее 1,25 суммарной площади сечения наполнительных трубопроводов.
12. Внутренний диметр воздушных труб во всех случаях должен быть не менее 50 мм.
Для размещения водяного балласта могут быть использованы междудонные и бортовые цистерны, подпалубные цистерны, форпик и ахтерпик. Количество и размещение балласта зависит от назначения и типа конкретного судна.
П. 2.4.2. Балластная система должна быть спроектирована так, чтобы обеспечивать заполнение и опорожнение любой одной цистерны и одновременно нескольких цистерн, а так же, при необходимости, перекачку балласта из одних цистерн в другие.
П. 2.4.10. Должно быть предусмотрено заполнение балластных цистерн как самотёком до уровня ватерлинии, так и с помощью насосов.
П. 2.4.11. Выбор принципиальной схемы осуществляется в зависимости от конструктивных особенностей данного судна (расположение МО, БЦ, наличие туннеля трубопроводов). Типовые схемы приведены в приложении РД.
П. 2.4.12. При прокладке магистрали по линейной схеме в туннеле междудонного пространства управление установленными на отростках клапанами должно быть дистанционным, а конструкция дистанционно-управляемых клапанов должна обеспечивать их работоспособность в затопленном состоянии.
П. 2.4.13. Перед всасывающими патрубками балластных насосов должны устанавливаться грязевые коробки.
П. 2.4.14. Если уровень балласта в цистернах оказывается выше уровня напорного патрубка насоса, то на нагнетательном трубопроводе за насосом должен устанавливаться невозвратный клапан.
Требования к прокладке трубопроводов те же, что и для осушительных систем, с одной особенностью – прокладка никаких трубопроводов, кроме осушительных, в сухогрузных трюмах не допускается.
Требования к размещению отливных отверстий и к отливным клапанам аналогичны требованиям для осушительной системы.
Приём воды в балластные цистерны осуществляется с помощью кингстонов – специальных клапанов, установленный на непроницаемой выгородке, называемой кингстонным ящиком. Различают днищевые и бортовые кингстоны (рис. 1.6.1, а и б). Бортовой кингстон размещают на глубине не менее 0,3 м от ватерлинии при ходе порожнем.
Рис. 1.6.1. Кингстон: а – днищевый, б – бортовой
Кингстон 1 установлен на стенке выгородки. Воздух из верхней части кингстонного ящика отводится через воздушную трубу с клапаном 4. Согласно п. 4.3.2.3 правил РМРС, отверстие в наружной обшивке кингстонного ящика оборудовано решёткой 6. Вместо решётки допускается выполнять отверстия и щели в корпусе, при этом суммарная площадь отверстий или щелей должна быть не менее 2,5-кратной площади сечения приёмной арматуры забортной воды, а диаметр одного отверстия или ширина одной щели должны быть около 20 мм. Согласно тому же п. 4.3.2.3, для ликвидации засорения кингстона к нему по трубе 2 подводится сжатый воздух, а для ликвидации обледенения по трубе 3 подводится пар. Воздух и пар выпускается на решётку 6 кингстонного ящика через перфорированную трубу 5.
Типовая схема балластной системы универсального сухогрузного судна, объединённой с осушительной системой, приведена на рис. 1.6.2.
Рис. 1.6.2. Типовая схема балластной системы универсального сухогрузного судна.
1- трубопровод к балластным цистернам; 2 – клапанная коробка запорного типа;
3 – трубопровод в цистерну сбора нефтесодержащих вод; 4 – невозвратно-запорный клапан, нормально закрытый; 5 – отливной клапан; 6 – осушительный насос;
7 – балластный насос; 8 – магистральный трубопровод; 9 – ответвления к другим системам; 10 – грязевая коробка; 11 – клапанная коробка невозвратно-запорного типа; 12 – трубопровод осушительной системы; 13 – приёмный кингстон; 14 – трубопровод осушения МО; 15 – специальный фланец.
Типовые схемы балластных систем танкеров.
Согласно требованию 13 приложения 1 к Конвенции по предотвращению загрязнения моря с судов МАРПОЛ 73/78, грузовые танки должны быть по всей длине защищены балластными цистернами. Обычно балласт в районе грузовых танков размещают в междудонном и межбортном пространстве в парных L-образных цистернах.
Особенностью танкеров является большое количество балласта (от 30 до 60 % дедвейта). Поэтому в балластных системах танкеров для откачки балласта за приемлемое время приходится применять насосы с большой подачей. В качестве запорной арматуры в таких системах с большим расходом как правило используются дисковые поворотные затворы с гидроприводом, обладающие малым гидравлическим сопротивлением.
Типовые схемы балластных систем танкеров показаны на рис. 1.6.3: а – при наличии туннеля трубопроводов (децентрализованная), б – без туннеля трубопроводов (централизованная).
Рис. 1.6.3. Типовые схемы балластной системы танкера
Иногда для балластной цистерны форпика предусматривают автономные средства опорожнения и заполнения. Например, для откачки балласта используется эжектор, работающий от пожарной магистрали, а заполнение цистерны осуществляется так же из пожарной магистрали.
Типовые схемы балластной системы навалочных судов.
Особенностью навалочных судов является наличие подпалубных балластных цистерн. Кроме расположения цистерн, в остальном балластные системы навалочных судов подобны балластным системам танкеров, поскольку так же предназначены для работы с достаточно большим количеством балласта.
Балластная система — судовая система для приема, выкачки, перекачки и хранения водяного балласта, для обеспечения балластировки судна, для обеспечения остойчивости, для изменения осадки, для выравнивания или создания искусственного крена, дифферента. В качестве водяного балласта, как правило используется забортная вода. Типичный способ применения, это обеспечение остойчивости для сухогрузов или танкеров, если они без груза или компенсация крена/дифферента при погрузочно-разгрузочных операциях. Балластная система состоит из: балластных цистерн, трубопроводов (магистралей и отростков), арматуры, насосов, фланцы, протекторы, приварыши и контрольно-измерительная арматура. Забортная вода принимается из кингстонной перемычки или при её отсутствии от кингстонного клапана. Так же для приема забортной воды возможно от пожарной системы, если она подключена. Если переключить клапана обвязки насоса, то забортную воду можно выкачивать по тем же трубопроводам за борт.
Балластные цистерны
Балластные цистерны размещены, как правило, в двойном дне, равномерно по всей протяженности суда и имеют большую ёмкость. Цистерны редко бывают отельного исполнения, обычно являются целиком или частично частью корпуса судна.
Трубы
Трубы подводятся к каждой цистерне для её наполнения/осушения. По одной трубе к каждой цистерне. Забортная вода выкачивается по трубам из цистерн за борт через невозвратно-запорный клапан расположенный в борту судна выше ватерлинии. Материал труб: сталь, покрытие цинк.
Арматура:
невозвратно-запорная арматура, на выходе из насоса и на выкачке за борт; клинкетные задвижки или клапанные коробки остальная запорная арматура; грязевые коробки на приеме забортной воды, от кингстонной перемычки и на общем трубопроводе из цистерн; Материал арматуры: бронза для морской воды и латунь или сталь для пресной воды. Для предотвращения контактной коррозии необходимо в соединениях с трубопроводами использовать протекторы. Насосы Насосы обычно используются центробежные, если не хватает высоты всасывания, то самовсасывающие. Дополнительно для выкачки воды можно использовать эжекторы питающиеся от системы пожаротушения. Возможен прием воды для балласта от пожарной системы.
Требования Морского Регистра
Специальные требования для осушения носовых помещений навалочных судов (Часть VIII п. 7.9). Балластные системы для замены балласта в море (Часть VIII п. 8.7). Каждый балластный танк или любое заполняемое балластом пространство должны быть оборудованы отсечным запорным клапаном для заполнения/опорожнения (Часть VIII п. 8.7.4). Допускается вместо балластных насосов использовать осушительный или пожарные насосы. (Часть VIII п. 8.1.2), если они не перекачивают или не будут перекачивать нефтепродукты (Часть VI п. 3.2.3.4) Подачу балластного рекомендуется определять, исходя из скорости воды не менее 2 м/с. (Часть VIII п. 8.1.1) Диаметр балластной магистрали должен быть не менее наибольшего диаметра отростка, определяемого по формуле:
где v — вместимость балластной цистерны, м 3 (Часть VIII 8.2.1 и 8.2.2). Для навалочных судов, в балластном танке, расположен ном в нос от таранной переборки, должен быть датчик поступления воды, подающий сигналы при уровне воды в танке, не превышающем 10 % его вместимости (Часть VIII 8.6.1). На грузовых судах, балластные должны быть приняты меры по обеспечению того, чтобы, по крайней мере, один из этих насосов, имеющий подачу и напор, требуемые 3.2. 1.11 и табл. 3.2.1.1, мог подавать воду в пожарную магистраль (Часть VI п. 3.2.3.3).
Читайте также: