Реферат: Судовые дымовые трубы

ГМТУ

КАФЕДРАПРОЕКТИРОВАНИЯ СУДОВ

РЕФЕРАТПО ПРЕДМЕТУ

«МОРСКАЯЭНЦИКЛОПЕДИЯ»

НА ТЕМУ

«СУДОВЫЕ ДЫМОВЫЕ ТРУБЫ»

ВЫПОЛНИЛ

студент ГМТУ группы 11КС2

Нечаев Алексей

ПРОВЕРИЛГайкович Александр Иосифович

Санкт-Петербург

2000

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………2

ДЫМОВАЯ ТРУБА ВО

ВНЕШНЕМ ОБЛИКЕСУДНА………………………………3

ПОПЫТКА ВНЕДРЕНИЯ ТЯГО-ДУТЬЕВЫХ

МАШИН В СИСТЕМУ ДЫМООТВОДА…………………...8

МНЕНИЕ КАПИТАНА ГАЛАНИНА……………………….9

СВАРКА В ИЗГОТОВЛЕНИИ ДЫМОВЫХ ТРУБ……….10

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………14

СПИСОКЛИТЕРАТУРЫ…………………………………...15

Введение.

Дымоваятруба любого судна, на первый взгляд обычного обывателя, покажется самым простым устройством на судне. Какправило, это мнение глубоко заблуждающегося человека. На самом деле это одно изсложнейших арматурных устройств современного механического судна. Появлениедымовой трубы совпало, конечно, с появлением первых судовых двигателей.Предложение некоторыми инженерами того времени вывода отработанных газов на кормеиз небольшой трубы, как у автомобиля оказалось несерьезным. А вот предложениевывода отработанных газов горения через стальную конструкцию в вертикальномположении была одобрена. Но такой способ построения дымовыводной конструкции внастоящее время применяется в основном на гражданских судах, а на военныхкораблях и на подводных лодках используется немного иная система отвода дыма.Но я в своем реферате не хотел бы затрагивать тему военных конструкторскихразработок и ограничусь гражданскими пассажирскими и грузовыми судами.

Дымовая труба во внешнем облике судна.

Красота судна в значительнойстепени зависит от формы, цвета, местоположения дымовой трубы, от сочетания еес надстройкой и формой оконечностей. Первоначально труба парохода представляласобой высокий и тонкий вертикальный цилиндр, раскрепленный растяжками. Высокаядымовая труба создавала хорошую естественную тягу, необходимую для работыпаровых котлов. С ростом мощности главного двигателя увеличивалось количествотруб и их размеры. В начале нашего века крупнотоннажные пассажирские суда неслитри-четыре дымовые трубы, выражая тем самым мощь паровых машин. Например, наанглийском лайнере «Титаник», построенном в 1912 году, четыре высокие, слегканаклоненные к корме трубы как бы олицетворяли мощь и надежность энергетическойустановки (рис 1, а).

Введение искусственногодутья и усовершенствование энергетических систем привело к постепенномууменьшению высоты дымовых труб и сокращению их количества: построенный в 1935году лайнер «Нормандия» (рис 1, б) нес три трубы, причем кормовая труба былачисто декоративной; позднее строились двухтрубные пассажирские лайнеры, накоторых использовалась по назначению только одна, носовая, труба; построенный в1968 году пассажирский лайнер «Куин Элизабет» имеет уже только одну дымовуютрубу (рис 1, в). Современные суда строят с одной дымовой трубой (рис 1, г).

Для работыдизельной энергетической установки не нужна сильная тяга, поэтому на первыхтеплоходах устанавливали невысокие широкие трубы. К середине нашего века и насудах с паровыми турбинами с введением принудительного дутья значительно уменьшилась высота труб. Невысокие трубы необеспечивали надежного отвода продуктов сгорания топлива за пределы судна, выхлопныегазы загрязняли главную палубу и палубы надстройки, попадали во всасывающиепатрубки системы вентиляции, ухудшали обитаемость судна, это объясняется тем,что при движении судна встречный воздушный поток, возмущаемый корпусом,надстройкой, кожухом дымовой трубы и другими значительно выступающими частями,образует вихревые, турбулентные зоны с пониженным давлением. В таких зонахвозникают воздушные течения, направленные к палубе и даже в сторону движениясудна (рис 2).

Характер движения воздушногонабегающего потока вдоль судна в значительной степени зависит от формынадстройки, особенно от формы ее лобовой стенки. Современные рубленые формынадстроек резко прерывают воздушный поток. Чем шире надстройка и чем кручерасположена ее лобовая стенка, обращенная к воздушному потоку, тем больше областьтурбулентного воздушного потока.

На современных судах дымовыетрубы достаточно высоки, чтобы отработанные газы выходили выше границы зонытурбулентности от надстройки, и имеют достаточно обтекаемую форму, чтобы навывод из трубы отработанного газа в меньшей степени влияла зона турбулентностиот самой дымовой трубы. Улучшению отвода отработанных газов способствуютнаправляющие устройства типа воздушных кольцевых сопел, создающих по периметруопорную струю воздуха. Естественно, что при увеличении скорости выводаотработанного газа уменьшается вероятность захвата его турбулентным потоком. Вкормовой части кожуха дымовой трубы современных судов нередко размещенгоризонтальный козырек (рис 3, а), форма которого предварительно отработана намоделях, испытанных в аэродинамической трубе. Он отделяет поток дыма иливыхлопных газов от области разрежения за дымовой трубой. Над козырькомразмещена проницаемая для встречного потока воздуха часть кожуха, чтобы дым нераспространялся вниз по трубе, в зону разряжения (рис 3, б, в).

Козырьки на кожухах дымовыхтруб устанавливают с учетом распространения воздушных потоков вдоль судна, сноса в корму.

В условиях эксплуатации суданередко испытывают воздействие бокового ветра. Чтобы избежать задымления палубв этих условиях, на лайнере «Франс» дымовые газы отводятся с подветреннойстороны через широкие горизонтальные крылья, сделанные, в верхней части трубы(рис 3, г). Такое архитектурное решение позволило подчеркнуть горизонтальнуюдинамику и придало судну яркую индивидуальность. Необычная, решетчатая формакожухов дымовых труб принята на пассажирских лайнерах «Микельанджелло» и«Рафаэлло» (рис 3, д). Полная проницаемость кожуха позволила ликвидировать зонуразряжения за трубой, а большая часть козырька обеспечила горизонтальноераспространение дыма. На пассажирском судне «Айвазоский» решетчатой сделанатолько часть кожуха, допускающая проход встречной воздушной струи (рис 3, е).

Чтобы поток продуктовгорения не попадал в зону местных воздушных вихрей, образующихся у кромкикожуха дымовой трубы, выпускные отверстия газовыхлопных трубопроводов дизелей идымоходов паровых котлов расположены выше верхнего среза кожуха дымовой трубы(рис 6.20). На пассажирском лайнере «Максим Горький» вместо привычного козырькатрубы сделана круглая направляющая площадка диаметром 11.5 метров,возвышающаяся на 5.1 метра выше кожуха. Выходные отверстия дымовых газовразмещены на 1 метр выше направляющей площадки (рис 3, ж). Такая конструкцияукрасила внешний вид судна и обеспечила отвод газов за его пределы.

Формы дымовых трубсовременных судов весьма разнообразны. Горизонтальные сечения кожуха могут бытьпрямоугольными, круглыми, овальными и каплевидными. При прямоугольной системепостроения форму надпалубной части силуэта обычно применяют трубы прямоугольногосечения. При криволинейной системе зачастую используют трубы каплевидногосечения с закругленной или заостренной задней кромкой. Тубы делают коническимиили гранеными с горизонтальной или скошенной в сторону кормы верхней кромкойкожуха.

На ряде судов трубуобъединяют с мачтой, которая завершает лобовую часть кожуха (рис 3, з). Дляотвода выхлопных газов от дизельной установки используют высокиепрофилированные дымовые трубы, выполненные в виде спаренных полумачт (рис 3, и).На судах с горизонтальным способом погрузки шахты машинного отделения делают убортов, чтобы освободить среднюю часть главной палубы для прохода колеснойтехники. Соответственно на таких судах дымовые трубы разносятся к бортам,симметрично диаметральной плоскости судна (рис 3, к).

Рис 5

Высотутрубы выбирают с учетом требования хорошего отвода выхлопных газов за пределытурбулентной зоны надстройки. Нередко труба производит впечатление чрезмерновысокого элемента, поэтому ее верхнюю часть окрашивают в черный цвет, а нижнюю– в белый, стремясь зрительно уменьшить размеры трубы, гармонично вписать ее вобщий силуэт судна. Такое решение, например, принято на английском пассажирскомлайнере «Куин Элизабет-2» (рис 4, а) и на отечественном плавучем рыбозаводе«Пятидесятилетие СССР» (рис 4, б). Иногда для придания силуэту трубы большейдинамики часть ее окрашивают в черный цвет, добиваясь ложного, но болеевыгодного в эстетическом отношении впечатления значительного наклона трубы. Таксделано, например, на английском судне «Кунард Каунти» (рис 4, в).

При выборе формы дымовойтрубы судовой архитектор, прежде всего, соблюдает стилевое единствоформообразующих элементов, согласует форму трубы с остальными элементамивнешнего вида (надстройками, мачтами). Изменяя форму трубы, можно придаватьразличные смысловые оттенки всей композиции.

Например, на рис 5, а, бпоказаны два однотипных пассажирских судна – «Спирит оф Лондон» и «Саутворд».На первом из них высокая вертикальная труба, возвышаясь над надстройкой,совместно с мачтой создает эффект устремленности вверх, компенсируя недостатоквертикальной динамики, из-за которого суда с механической установкой менеестройны и легки, чем суда с устремленными в небо парусами. Большие размерытрубы подчеркивают мощь энергетической установки. Горизонтальная динамика силуэтапервого судна выражена в меньшей степени, что в общем соответствует егореальным возможностям. На втором судне две наклонные трубы напоминают хвостовуючасть авиалайнера, придают композиции островыраженную горизонтальную динамику.

Среди различных композиционныхрешений сочетание дымовой трубы с надстройкой как наиболее характерные выделяютследующие:

сравнительно невысокаядымовая труба грузового теплохода как бы вырастает из общей массы надстройки,врезаясь в кормовую часть ее верхних ярусов (рис 5);

дымовая труба грузовоготеплохода отделена от ходового мостика, сдвинута в корму (рис 7);

высокая дымовая труба (илидве симметрично установленные дымовые трубы) грузового паротурбохода смещены вкорму от жилого блока надстройки;

массивная дымовая труба возвышаетсянад развитой надстройкой, обычно эта труба смещена в корму от миделя;

две дымовые трубы,расположенные симметрично относительно диаметральной плоскости судна,возвышается над протяженной надстройкой, кормовой ее части (рис 5, б).

Попытка внедрения тяго-дутьевых машин в систему дымоотвода судна.

До недавнеговремени область применения дутьевых машин ограничивалась давлением 300-400кгсм2 и производительностью 150-300 тыс. м3ч. В последнее время появиласьпотребность в дутьевых машинах, обеспечивающих производительность до 1,8-2,0млн. м3ч.

Внедрение в энергетикумощных блоков с котлами, работающими с наддувом, требует замены низконапорныхвентиляторов и дымососов высоконапорными вентиляторами, обеспечивающимиповышение давления воздуха до 1600-1800 кгсм2 при весьма большойпроизводительности. Появилась необходимость в дутьевых машинах, отличающихся отранее применявшихся вентиляторов и дымососов значительно более высоким напороми весьма большой производительностью, т.е. высоконапорных дутьевых машинбольшой производительности. Эта группа машин представляет собой разновидностькомпрессорных машин, имеющих некоторые специфические особенности, несколькоотличающие ее как от применявшихся до последнего времени тяго-дутьевых машин,так и от собственно компрессоров и нагнетателей.

Значительно более высокиенапоры по сравнению с обычными вентиляторами и дымососами требуютпринципиального изменения подхода к вопросам расчета и проектирования.Упрощенные методы проектирования, базирующиеся на допущении о несжимаемостирабочей среды, которые применяются в вентиляторостроении, неприменимы квысоконапорным дутьевым машинам. Здесь так же, как в компрессоростроении кромеаэродинамических явлений должны быть учтены термодинамические процессы. Крометого, к машинам рассматриваемой группы предъявляется ряд дополнительныхтребований. Необходимость широкого диапазона изменения нагрузок существенноусложняет условия регулирования. В связи с необходимостью учета сжимаемостигаза в машине несколько усложняются условия применения методов моделирования впроцессе исследования и конструирования этих машин.

В отличие от собственнокомпрессоров и нагнетателей, основное назначение которых заключается в созданиизначительных давлений, машины рассматриваемой группы предназначаются дляперемещения больших масс газа при напорах, в большинстве случаев достаточныхлишь для преодоления сопротивления коммуникации. Термин «высоконапорные»,присваиваемый машинам этой группы, имеет смысл в сравнении с обычнымитяго-дутьевыми машинами (по сравнению с компрессорами и нагнетателями этимашины являются низконапорными).

В конструктивном и технологическом отношенияхрассматриваемая группа машин весьма близка к вентиляторам. Работа над созданиемвысоконапорных дутьевых машин в России сконцентрирована в основном вконструкторских коллективах, занимающихся общим вентиляторостроением. Ксожалению, система дымоотсоса с помощью использования дутьевых машин неполучила одобрения иженеров-кораблестроителей и осталась всего лишь проектнымпредложением.

МНЕНИЕ.Капитан Арсений Галанин о дымовых трубах.

«Впрочем, сейчас трубы дымят редко даже намоторных судах. Пароходов на морях почти не осталось, а теплоходы,дизель-электроходы и прочие осовремененные «ходы» сжигают в своихмашинах нефть или газ. От такого топлива дыма не много, громадные трубы там ненужны. Все чаще можно видеть лайнеры, сухогрузы и другие моторные суда безпривычных для глаза труб. Это — самые современные.

Но многие корабельные архитекторы говорят,что морскому судну без трубы никак нельзя. Некрасиво. Нарушаются, мол, давниетрадиции. И устраивают в великанских трубах все, что может придти в голову:хозяйственные помещения, ангары для вертолетов и даже рестораны.

Дело еще и в том, что на корабельных трубах сдавних пор принято изображать эмблемы судовых компаний. А их в мире великоемножество и каждая хочет нести свой знак на видном месте. Лучше, чем на широкойи высокой трубе, такого места не сыскать.

И чего только на этих трубах не бывает!Громадные разноцветные буквы и цифры, всякие символические знаки, птицы, звери,рыцарские гербы, звезды, драконы…

Один мой знакомый капитан собирал коллекциютаких «трубных» эмблем. У него был толстый альбом с рисунками,фотографиями и вырезками из морских журналов. Начнешь разглядывать — не оторвешься...»

Сварка визготовлении судовых дымовых труб.

При изготовлении дымовой трубы и ее установке никакнельзя обойтись без сварки. Стальная конструкция такого рода должна быть оченьпрочной, и, поэтому, в судостроении применяют несколько видов сварки:

Сварка – экономическивыгодный, высокопроизводительный и в значительной степени механизированныйтехнологический процесс, широко применяемый в судостроении, в частности дляизготовления дымовых труб.

Физическая сущность процесса сварки заключается в образованиипрочных связей между атомами и молекулами на соединяемых поверхностяхзаготовок. Для образования соединений необходимо выполнение следующих условий:освобождение свариваемых поверхностей от загрязнений, оксидов и адсорбированныхна них инородных атомов; энергетическая активация поверхностных атомов,облегчающая их взаимодействие друг с другом; сближение свариваемых поверхностейна расстояния, сопоставимые с межатомным расстоянием в свариваемых заготовках.

В зависимости от формыэнергии, используемой для образования сварного соединения, все виды сварки разделяют на три класса: термический, термомеханический имеханический.

К термическому классуотносятся виды сварки, осуществляемые плавлением с использованием тепловойэнергии (дуговая, плазменная, электрошлаковая, электронно-лучевая, лазерная,газовая и др.).

К термомеханическому классу относятся виды сварки,осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления (контактная,диффузионная и др.).

К механическомуклассу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием механическойэнергии и давления (ультразвуковая, взрывом, трением, холодная и др.).

Свариваемость – свойство металла или сочетания металловобразовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям,обусловленным конструкцией иэксплуатацией изделия.

Контактная сварка относится к видам сварки с кратковременнымнагревом места соединения без оплавления или с оплавлением и осадкой разогретыхзаготовок. Характерная особенность этих процессов – пластическая деформация, входе которой формируется сварное соединение.

Место соединения разогревается проходящим по металлуэлектрическим током, причем максимальное количество теплоты выделяется в месте сварочногоконтакта.

На поверхности свариваемого металла имеются пленки оксидов изагрязнения с малой электропроводимостью, которые также увеличиваютэлектросопротивление контакта. В результате в точках контакта металл нагревается до термопластического состояния илидо оплавления. При непрерывном сдавливании нагретых заготовок образуются новыеточки соприкосновения, пока не произойдет полное сближение до межатомныхрасстояний, т. е. сварка поверхностей.

Контактную сварку классифицируют по типу сварногосоединения, определяющего вид сварочной машины, и по роду тока, питающегосварочный трансформатор. По типу сварного соединения различают сварку стыковую,точечную, шовную.

Стыковая сварка – разновидность контактной сварки, прикоторой заготовки свариваются по всей поверхности соприкосновения. Свариваемыезаготовки закрепляют в зажимах стыковой машины. Зажим 1 установлен на подвижнойплите, перемещающийся в направляющих, зажим 2 укреплен на неподвижной плите. Сварочный трансформатор соединен сплитами гибкими шинами и питается от сети через включающее устройство. Плиты перемещаются, и заготовки сжимаются поддействием усилия, развиваемого механизмом осадки.

Стыковую сварку с разогревом стыка до пластическогосостояния и последующей осадкой называют – сваркой оплавлением.

Сварка оплавлением имеет преимущества перед сваркойсопротивлением. В процессе оплавления выравниваются все неровности стыка, аоксиды и загрязнения удаляются, поэтому не требуются особой подготовки местасоединения. Можно сваривать заготовки с сечением, разнородные металлы(быстрорежущую и углеродистую стали, медь и алюминий и т.д.).

Наиболеераспространенными изделиями, изготовляемые стыковой сваркой, служат элементытрубчатых конструкций, колеса и кольца, инструмент, рельсы, железобетоннаяарматура.

Точечная сварка – разновидность контактной сварки, прикоторой заготовки соединяются в отдельных точках. При точечной сварке заготовкисобирают внахлестку и зажимают между электродами, подводящими ток к местусварки.

Соприкасающиеся с медными электродами поверхностисвариваемых заготовок нагреваются медленнее их внутренних слоев. Нагревпродолжается до пластического состояния внешних слоев и до расплавлениявнутренних слоев. Затем выключают ток и снимают давление. В результатеобразуется литая сварная точка.

Точечная сварка в зависимости от расположения электродов поотношению к свариваемым заготовкам может быть двусторонней иодносторонней.

Многоточечная контактная сварка – разновидность контактнойсварки, когда за один цикл свариваются несколько точек. Многоточечную сваркувыполняют по принципу односторонней точечной сварки. Многоточечные машины могутиметь от одной пары до 100 пар электродов, соответственно сваривать 2 –200точек одновременно. Многоточечной сваркой сваривают одновременно ипоследовательно. В первом случае все электроды сразу прижимают к изделию, чтообеспечивает меньшее коробление и большую точность сборки. Ток распределяетсямежду прижатыми электродами специальным токораспределителем, включающимэлектроды попарно. Во втором случае пары электродов опускают поочередно или одновременно,а ток подключают поочередно к каждой паре электродов от сварочноготрансформатора. Многоточечную сварку применяют в основном в массовомпроизводстве, где требуется большое число сварных точек на заготовке.

Шовная сварка – разновидность контактной сварки,при которой между свариваемыми заготовк

ами образуется прочное и плотное соединение.Электроды выполняют в виде плоских роликов, между которыми пропускают свариваемые заготовки. Впроцессе шовной сварки листовые заготовки соединяют внахлестку, зажимают междуэлектродами и пропускают ток. При движении роликов по заготовкам образуютсяперекрывающие друг друга сварные точки, в результате чего получается сплошнойгеометрически шов. Шовную точку, так же как и точечную, можно выполнить придвусторонней и одностороннем расположениях электродов.

Заключение.

В заключении своего реферата я хотел бы сказатьнесколько слов о возможном развитии дымовыводящей системы в будущем.

Как и с начала развития котельной котельной системыдвигателя судна, дымовая труба практически не изменила свой внешний вид. Яполагаю, что при возможности развития судостроения с использованием котлов,судовые дымовые трубы не изменятся в корне, а будут просто совершенствоваться.Но в действительности человечество стремится сейчас экономить исчерпаемыересурсы и слово за атомной энергетикой. Развитие практически безотходныхтехнологий делает использование дымовых труб бессмысленным. Из-за внедрения всудостроение атомной энергетики в корне изменяется и система вывода отходов.Логика проста и ясна даже ребенку: нет дыма, никаких дымовых отходов, аследовательно, нет и необходимости сооружать на судне систему дымоотвода. Этоэкономит и время постройки судна, и деньги, и полезное место на судне. Ксожалению, в нашей стране из-за финансовых трудностей не разрабатываться нетолько суда с атомными установками, а вообще практически никакие. Поэтомусейчас очень необходимо разрешить финансовый вопрос, а потом выбирать, какстроить судно: по-новому – атомная энергетическая установка, или «по старинке»– с использованием котлов и дымовых труб. Но решение этих двух вопросов, помоему мнению, в ближайшее время найти не удастся.

Список литературы:

1)Хрустецкий В.Р. «Судовые системы»

Мир+ 1990

2)Лившиц С.П. «Высоконапорныедутьевые машины» Машиностроение 1989

3)Залесский В.Н. «Художественныестандарты в судостроении» Алкор 1985

4) www.grinda.navy.ru

5) www.ships.ru

6) www.korabel.ua

еще рефераты

Еще работы по разное

Реферат по разное

Судовое оборудование для работ под водой норвежского судна "ОГЮСТ"