МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

      Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

                               среднего специального образования
                                 " Морской Технический Колледж "

                    РЕФЕРАТ

                                                                            на тему:

                 Креновая, Дифферентная  и Баластная система

                                           Санкт-Петербург-2015

1.     Креновая система

В задачу креновой системы входит выравнивание крена, полученного в результате неправильной загрузки судна, поступления воды при аварии бортовых отсеков и неравномерного расходования из цистерн и отсеков запасов воды, топлива, масла, провизии и т. д. При образовании крена ухудшаются мореходные качества судна, а также и условия обслуживания механизмов и устройств. Продолжительный крен отражается на самочувствии пассажиров и команды; ухудшается управляемость судном, возрастает сопротивление воды движению судна, уменьшается упор движителей. Однако для таких судов, как ледоколы, требуются особые устройства, обеспечивающие специальное накренение и раскачивание судна в поперечной плоскости для освобождения его корпуса в случае сжатия льдами и схода с мели. Известно, например, что ледоколы типа “Ермак” и современные ледоколы имеют специальные системы, которые обеспечивают раскачивание судна вокруг продольной оси, что позволяет судну сравнительно легко продвигаться среди льдов. Эти системы называются креновыми.

Креновая система должна сохранять заданные остойчивость и плавучесть, сохранять постоянный дифферент и использовать для размещения балласта имеющиеся на судах топливные, водяные, масляные и другие цистерны. Для размещения балласта креновой системы иногда применяют и используют специальные так называемые независимые цистерны. На ледоколах креновые цистерны обычно располагаются под верхней палубой у борта, а на остальных судах, оборудованных противокреновой системой, ближе к днищу. Показаны принципиальные схемы устройства противокреновых систем. Предполагая, что емкость цистерн правого и левого бортов судна одинакова, соединим цистерны противоположных бортов поперечной трубой. При затоплении отсека одного борта вода ло перепускной трубе поступит автоматически в цистерну противоположного борта. Для такой конструкции противокреновой системы требуются трубы большого диаметра, чтобы затопить отсеки. Кроме того, в случае аварии отсеков, расположенных в оконечностях судна, выравнивание крена указанным способом вызовет удвоенный дифферент, который может привести к тому, что судно не сможет двигаться или даже опрокинется. Этот способ применим только в том случае, если цистерны расположены в средней части корпуса (они не мешают обслуживанию механизмов и устройств). Рассмотрим схему, указанную. Перепускные трубы соединены с цистернами по диагонали, их центры тяжести находятся на одинаковом расстоянии от центра тяжести судна, что позволяет устранить крен без изменения дифферента. Эта противокреновая система также не нашла большого применения вследствие значительного загромождения отсеков трубами большого диаметра. Дана схема противокреновой системы, выполненная по автономному принципу с использованием водоструйного эжектора. Такую схему можно использовать и для группы отсеков. Система обслуживается эжектором, который работает от напорной магистрали и принимает забортную воду через напорный трубопровод, направляя ее в креновую цистерну. Балласт удаляется этим же эжектором по трубе при закрытом клинкете с отводом воды за борт по трубе в отсек, из которого вода забирается осушительными средствами. Преимущество рассмотренной противокреновой системы состоит, в том, что ее можно применить для искусственного раскачивания судна вокруг продольной оси, т. е. для судов ледового плавания и ледоколов. Неудобство использования этой схемы на ледоколе заключается в том, что необходимо переключать большое количество арматуры. Это можно не делать при использовании реверсивного насоса. В качестве арматуры в креновой системе обычно применяют стальные и бронзовые клапаны и клинкеты. Трубы в этой системе необходимы в основном больших диаметров (600-800 мм), материал – медь, сталь. Объем крено-вых цистерн колеблется в пределах 2-7% от водоизмещения судна. Время, потребное для устранения крена согласно Правилам Регистра, принимается равным 10-15 мин, а для перекачивания балласта с одного борта на другой с целью создания искусственного раскачивания ледокола 1,5-30 мин в зависимости от размеров его.

Креновые системы располагают на судне так, чтобы они не влияли на его дифферент и вместе с тем создавали максимальный кренящий момент при приеме балласта в цистерны. Обычно принято размещать креновые цистерны в средней части корпуса. Заполнение балласта и его откачка из цистерн осуществляются осевыми реверсивными насосами производительностью 1000-4000 м3/ч. При применении осевых реверсивных насосов обеспечивается сравнительно простое устройство и управление системой, сокращается количество труб и арматуры. В каждом отсеке устанавливают по одному креновому насосу. Устройство подобной креновой системы на ледоколе показано. В каждом из трех отсеков установлено по одному реверсивному насосу, который с помощью электродвигателя приводится в движение. Через открытый кингстон и клинкет / вода подается в любой отсек (балластную цистерну). Освобождение цистерн от балласта осуществляется в обратном порядке. Вода с помощью насоса отливается за борт.

Как правило, на современных ледоколах креновая система проектируется по автономному принципу (рис. 1).

Креновые цистерны 1 располагаются попарно по бортам симметрично мидель-шпангоута. Каждая пара цистерн соединяется отдельным трубопроводом 6 и обслуживается отдельным осевым реверсивным насосом 8. В качестве арматуры в системе используются клинкетные задвижки 3 и поворотные затворы 5. По обеим сторонам насоса устанавливаются линзовые компенсаторы 7 для предотвращения смещения насоса и деформации трубопроводов при сжатии корпуса судна во льдах. Предусматривается возможность обслуживания креновых цистерн балластным насосом, для чего трубопровод  креновой системы соединяется с трубопроводом балластной системы 4. Система может заполняться водой и опорожняться через кингстон, расположенный в ледовом ящике 2.

2.     Диффирентная система

При эксплуатации судна, в случае возможной аварии или изменения нагрузки (расхода воды, топлива, масла, провизии), может произойти дифферент судна в корму или в нос. Возникший дифферент является нежелательным, так как затрудняет обслуживание механизмов и устройств, нарушает работу котлов, сказывается на ходкости и управляемости судна. В то же время при эксплуатации некоторых специальных судов (ледоколов) необходимо преднамеренное наклонение в продольной плоскости. Например, в момент форсирования ледоколом ледовых полей при недостаточности вертикального усилия, создаваемого его корпусом во льду, прибегают к искусственному утяжелению носовой оконечности за счет принятия на судно водяного балласта. Для разламывания льда требуется вертикальное усилие на его кромку, равное по величине 10-15% водоизмещения судна. Чтобы носовая оконечность ледокола легко входила на кромку льда, создают дифферент на корму перекачкой балласта, а затем этот балласт перекачивается из кормы в нос, что и обеспечивает создание вертикального усилия для продавливания носовой оконечностью ледового покрова.

Принципы устройства указанных систем впервые были осуществлены по его советам и указанию на ледоколе “Ермак”, который является “дедушкой” всех современных ледоколов. Дифферентная система на судне является весьма ответственной и должна удовлетворять следующим основным требованиям: обеспечивать наклонение судна в продольной плоскости при минимальном количестве принятого балласта, поддерживать неизменяемость угла крена при работе системы и предотвращать затопление судна. Предотвратить затопление судна с помощью трубопроводов системы можно, если установить на отливном трубопроводе невозвратную или невозвратно-запорную арматуру. Дифферентная система, как и всякая другая, связанная с приемом на судно и перекачиванием между различными его частями забортной воды, может быть с естественным или искусственным заполнением цистерн. При естественном заполнении цистерн вода в дифферентный отсек поступает самотеком при открытом кингстоне. Вода из отсека удаляется за борт с помощью эжектора или насоса. Чаще всего применяют осевые реверсивные насосы.

Из существующих принципов построения дифферентной системы лучшим является групповой, при котором один насос обслуживает несколько отсеков, размещенных в оконечности судна. Показана схема дифферентной системы, построенная по групповому принципу. Устройство системы позволяет заполнять дифферентные цистерны через кингстон или при помощи насоса, обслуживающего также и водоотливную систему. Балласт из дифферентных цистерн откачивают насосом. Для контроля за качеством принятого балласта могут быть использованы обычные средства трюмной сигнализации или измерительные трубы. На рисунке показана схема системы контроля за положением уровня в цистерне с применением поплавкового клапана, автоматически прекращающего поступление воды в цистерну при достижении в ней заданного уровня балласта. Указанную схему системы можно использовать для устранения возникшего при аварии дифферента, периодических наклонений, например, ледокола при форсировании ледовых полей. Показана схема дифферентной системы, выполненная по централизованному принципу, применяемая на судах с малым водоизмещением. Система работает при минимальной мощности насоса. Однако ввиду прокладки трубопровода вдоль судна его отсеки загромождает труба большого диаметра. При длинных трубах и одном насосе система в случае аварии оказывается недостаточно живучей. Система, выполненная по автономному принципу, является более живучей, чем построенная по централизованному принципу. Для монтажа такой системы длинные трубы не нужны. Следовательно, можно избежать и загромождения ими помещений судна. Кроме того, для коротких участков трубопроводов требуется меньшая мощность насосов.Принципиальная схема дифферентной системы. В дифферентной системе, как и в креновой, применяют медные и стальные трубы с бронзовой или стальной арматурой. Следует заметить, что на морских транспортных судах дифферентная система не применяется как самостоятельное устройство. Ее функции на морском транспортном судне выполняет балластная система.

На рис. 2 приведена схема креновой и дифферентной систем ледокола, выполненная с применением реверсивных насосов, которые могут перекачивать воду в обоих направлениях. Креновые цистерны расположены по бортам судна, дифферентные — в оконечностях. Ледовые ящики служат для приема и хранения забортной охлаждающей воды, обеспечивают ее рециркуляцию в случае забивания льдом приемных решеток системы охлаждения. Направление потока воды регулируется поворотными дисковыми затворами с дистанционным управлением. Вода из креновых и дифферентных цистерн принимается через защитные решетки. Для затопления и осушения креновых цистерн может быть использован насос балластной системы, для чего нужно открыть запорный клапан (15). Целесообразно предусматривать совмещение дифферентной системы с креновой, балластной или водоотливной.

Рис. 2 Схема креновой и дифферентной систем ледокола 1 — защитная решетка; 2 — поворотный дисковый затвор с дистанционным управлением; 3 — линзовый компенсатор; 4, 9, 11 — реверсивные насосы; 5, 10 — клинкетные задвижки; 6, 13, 16 — ледовые ящики; 7 — магистраль к насосу балластной системы; 8, 14 — креновые цистерны; 12, 17 — дифферентные цистерны; 15 — запорный клапан.

3.     Балластная система

Неправильное расположение перевозимых грузов на судне может привести к появлению или изменению крена и дифферента. Особенно это имеет место в тех случаях, когда транспортируются грузы различного веса и количества. Так, при легком грузе осадка полностью загруженного судна будет меньше допускаемой. Неполная осадка отрицательно сказывается на мореходных качествах судна. Поэтому важным условием получения нормальных мореходных качеств судна является правильное размещение перевозимых грузов. Однако правильным размещением перевозимых грузов не всегда удается достигнуть нормальной осадки судна, и приходится прибегать к балластировке – загрузке судна бесполезным (с точки зрения перевозки) грузом. В качестве балласта обычно используют забортную воду, хотя иногда применяют и твердый балласт (металлические болванки, песок и др.).

Водяной балласт размещают в отсеках двойного дна, в крайних концевых и глубоких цистернах корпуса. Балластный трубопровод должен быть так устроен, чтобы вода забортная и из балластных цистерн ни в коем случае не попадала в грузовые трюмы и машинно-котельные отделения. Для этого на трубопроводах устанавливают клапаны невозвратно-запорные и запорные. Балластная система должна представлять собой перекачивающую систему и состоять из насосов, приемных и отливных клапанов и трубопровода с распределительными коробками и арматурой. Наиболее распространенным в настоящее время является централизованный принцип построения балластных судовых систем, который, по сравнению с автономным, позволяет призводить перекачивание балласта из одной цистерны в другую, хотя в любом случае каждая цистерна должна соединяться с насосом независимой трубой. При использовании в качестве балластных цистерн любых отсеков судна, предназначенного для перевозки сухого или жидкого груза, предусматривается надежное отделение балластного трубопровода от этих отсеков. Не допускается проводка труб балластной системы через грузовые цистерны и прокладка грузового трубопровода через балластные цистерны. Размеры приемных труб по Правилам Морского Регистра должны отвечать наибольшей вместимости отдельных цистерн и подбираться. Приемные отростки в балластных цистернах устанавливают на днище лапками, расположенными по окружности всасывающего раструба. Вода принимается в балластную цистерну из-за борта через кингстон, расположенный на днище судна или над скулой машинного отделения. На судах, плавающих на мелководье, а также на реках, имеется дополнительно верхний кингстон, который при приеме воды предохраняет цилиндры насосов от попадания песка и образования задиров. Диаметр верхнего кингстона (клапана) должен быть не менее 2/3 главного кингстона (нижнего).Отверстие для установки верхнего кингстона должно находиться на 300 мм ниже ватерлинии судна в порожнем состоянии. Приемные отверстия кингстонов обычно закрываются решетками с прямоугольными отверстиями шириной 12-15 мм, которые располагаются в продольном направлении судна. Цистерны заполняют забортной водой самотеком или с помощью насоса. Самотеком можно заполнить только те цистерны, которые находятся ниже ватерлинии. Однако при таком способе заполнения требуется много времени и необходимы трубы больших диаметров. Поэтому все глубокие цистерны и цистерны пиков заполняют с помощью насосов.

Следует заметить, что расположение трубопроводов балластной системы должно быть таким, чтобы обеспечивалось не только заполнение и осушение цистерн, но и перекачка из одной цистерны в другую. Чтобы предотвратить образование воздушных подушек при заполнении цистерн и вакуума при откачке жидкости, цистерны снабжают воздушными трубами, которые рекомендуется располагать следующим образом: Изображена схема балластной системы, выполненная по централизованному принципу с линейными магистралями. По такой схеме балласт принимается, удаляется и перекачивается по длине и ширине судна, но его нельзя перемещать с одного борта на другой в пределах одного водонепроницаемого отсека. Если нужно изменить крен, имеющийся балласт перемещают из носовой цистерны одного борта в кормовую цистерну другого борта или наоборот. С целью повышения маневренности системы имеются независимые трубопроводы, которые обслуживают отдельные цистерны. Это позволяет применить трубы малых диаметров. Однако при такой схеме необходима прокладка большого количества труб через водонепроницаемые конструкции. Производительность балластного насоса подбирают с таким расчетом, чтобы весь балласт судна откачивался за 6-8 ч. Для обслуживания балластной системы требуется, кроме самостоятельного насоса, один резервный. В качестве резервного используют насосы: пожарный, осушительный, охлаждающий и др. Приведем данные о количестве и размещении водяного балласта для грузовых судов в зависимости от их водоизмещения. На нефтеналивных судах для обслуживания носовых балластных цистерн устанавливают автономный балластный насос. Трубопроводы балластной системы должны быть стальными, оцинкованными или покрытыми бакелитовым лаком. Допускается и другое надежное антикоррозионное покрытие трубопроводов. Трубы и трубопровод балластной системы подвергают гидравлическому испытанию: – трубы после окончательной обработки в цехе испытываются на двойное рабочее давление, но не менее чем на 4 кгс/см2 – трубопровод испытывается после монтажа на судне на давление 1,25/7, но не менее 2 кгс/см2.

На рис. 3 приведена схема балластно-осушительной системы и системы нефтесодержащих вод грузового судна с приемной магистралью, проложенной в коридоре систем. Система выполнена по централизованной схеме с линейными магистралями в пределах всего судна и дистанционным управлением. Нефтесодержащие воды подаются на берег через запорные проходные клапаны или собираются в сборную цистерну насосом. На промысловых судах приемные отростки из помещений, граничащих с машинным отделением, необходимо присоединять к магистрали системы нефтесодержащих вод.

Рис. 3 Схема балластно-осушительной системы и системы нефтесодержащих вод грузового судна
1 — магистраль нефтесодержащих трюмных н балластных вод; 2 — магистраль к осушаемым помещениям; 3 — туннель гребного вала; 4 — водяной фильтр; 5, 12, 17, 23 — сточные колодцы; 6 — балластный насос; 7, 21 — верхняя палуба; 8 — запорный проходной клапан; 9 — клапан, застопоренный и опломбированный в закрытом положении; 10 — осушительный насос; 11 — МО; 13 — магистраль к балластным цистернам; 14 — осушительная магистраль из трюмов; 15 — коридор систем; 16 — приемная сетка; 18 — сборная цистерна нефтесодержащих вод; 19 — трубопроводы к сепарационной установке; 20 — насос системы нефтесодержащих вод; 22 — осушительно-балластный насос.

      Рис. 1. Принципиальная схема креновой системы ледокола.

Рис. 3 Схема балластно-осушительной системы и системы нефтесодержащих вод грузового судна.

          Рис. 2 Схема креновой и дифферентной систем ледокола.

                                                          Содержание

1.     Креновая система

2.     Диффирентная система

3.     Балластная система

                              Список использованной литературы:

                         http://www.engineerclub.ru/sistemi7.html

                         http://www.engineerclub.ru/sistemi8.html

                         http://www.engineerclub.ru/sistemi9.html

http://www.stroitelstvo-new.ru/sudostroenie/mehanizm/ballastnye-sistemy.shtml

                                  http://helpiks.org/2-38315.html