Глава VIII. Судовые системы и трубопроводы
§ 43. Классификация, назначение и принципиальные схемы судовых систем
Судовые системы классифицируют по двум основным признакам: по назначению и виду рабочего вещества. Так, например, судовые системы классифицируют в основном по назначению, а системы судовых энергетических установок — по назначению и по виду рабочего вещества, перемещаемого по их трубопроводам. В связи с этим судовые системы подразделяют на следующие основные группы: трюмные, противопожарные, санитарные (водоснабжения и канализации), отопления судовых помещений, кондиционирования воздуха и вентиляции, грузовые нефтеналивных судов, разные. Системы судовых энергетических установок разделяют на паровые, топливные, масляные, водяного охлаждения, конденсатно-питательные, специальные и др.
Каждая основная группа систем в свою очередь может быть разделена на подгруппы в зависимости от назначения. Так, например, в состав группы трюмных систем входят: осушительная, водоотливная, перепускная и др.
С учетом общих принципов размещения (см. гл. I, § 7) назначение той или иной системы является одним из факторов, определяющих характер и место расположения на судне. План расположения всех деталей и частей системы I в помещениях судна без указания каких-либо размеров называется принципиальной схемой системы. Принципиальная схема дает только общее представление о том, где и как проходят трассы трубопроводов системы, какая арматура и в каком порядке ставится на этой трассе. Для выяснения конкретного расположения отдельных, наиболее ответственных или сложных участков трубопроводов системы используют рабочие чертежи, в которых даны размеры отстояния труб и арматуры от набора корпуса судна, от некоторых механизмов и их фундаментов.
В монтажных чертежах судовых систем, чертежах арматуры и деталей соединения труб (фланцы, штуцерные соединения и др.) принято указывать не наружный, а условный диаметр труб, а также условное давление, допустимое для системы.
Условный диаметр (Dy) труб, арматуры и соединительных деталей — это средний внутренний диаметр труб, соответствующий одному или нескольким наружным диаметрам. Для арматуры условный и фактический, внутренний диаметры совпадают. По условному диаметру подбирают трубы и рассчитывают трубопроводы.
Условным давлением (ру) называется наибольшее допустимое рабочее давление в трубопроводе, зависящее от материала труб и температуры рабочей среды.
Ряд принципиальных схем механических систем был представлен ранее в гл. II и III при рассмотрении главных судовых котлов и двигателей. Дадим краткое описание принципиальных схем некоторых судовых систем.
Трюмные системы предназначены для обеспечения живучести и непотопляемости судна путем перемещения внутри его малых и больших количеств воды, приема ее из-за борта и удаления за борт.
Осушительная система, принципиальная схема которой показана на рис. 131, обеспечивает периодическое откачивание за борт из льял и сборных колодцев скопившейся там влаги и забортной воды. Эта система оборудована только невозвратно-запорными клапанами, что исключает возможность затоплений отсека «ли трюма. На многих судах осушительная система используется как водоотливная в случае большого поступления воды в машинное или котельное отделение судна.
Рис. 131. Принципиальная схема осушительной системы.
1 — приемные сетка; 2 — клапанная коробка; 3 — грязевая коробка: 4 — приемная сетка аварийного осушения; 5 —сепаратор трюмных вод; 6 — отливной клапан; 7, 9 — трубы балластной системы; 8 — осушительный насос; 10 — отливная труба; 11 — ручной поршневой насос. I — отделение гребного электродвигателя; II — машинное отделение; III, IV — вспомогательные отделения; V — цепной ящик.
Водоотливная система предназначена для откачивания воды, поступившей в результате аварии в отсеки и помещения судна. В качестве водоотливных средств используют циркуляционные насосы главных конденсаторов, охлаждающие насосы главных двигателей (дизелей), перекачивающие (нефтяные насосы (на буксирах), а также специальные осушительные и балластные насосы. Кроме того, часто применяют переносные средства удаления воды из отсеков в виде водоструйных эжекторов.
Спускная и перепускная системы необходимы для спуска воды из помещений судна, не имеющих осушительных средств (радиорубки, электростанции, погреба, рефрижераторные трюмы), к сборным колодцам.
Балластная система (рис. 132) служит для заполнения балластом (пресной или забортной водой) отсеков двойного дна, а также крайних концевых (форпиковой и ахтерпиковой) цистерн корпуса с целью регулирования осадки, остойчивости, крена и дифферента судов (кроме ледокольных судов и ледоколов). Эту систему должен обслуживать хотя бы один самостоятельный балластный насос, а в качестве резервных могут быть использованы другие насосы достаточной производительности (осушительные, пожарные, охлаждающие и др.).
Рис. 132. Принципиальная схема балластной и водоотливной систем на сухогрузном судне.
1, 5 — клапанные коробки центральных, носовых и кормовых танков; 2 — приемные сетки системы аварийного осушения; 3 — осушительный и балластный насосы; 4 — отливной кингстон; 6 — быстрозапорный клапан; 7 — распределительная клапанная коробка; 8 — фильтр; 9 — кингстон.
Креновая и дифферентная системы служат для выравнивания крена и дифферента судна, полученных в результате его неправильной загрузки, неравномерного расходования пресной воды и топлива из бортовых отсеков или заполнения водой каких-либо отсеков в случае аварии. На ледоколах и ледокольных судах эти системы служат для преднамеренного создания крена и дифферента, а также для раскачивания судна в поперечной плоскости, для освобождения его корпуса от сжатия льдом и для разламывания ледяных полей. В креповой системе иногда используют специальные так называемые креновые цистерны.
Противопожарные системы предназначены для тушения пожара, возникающего в каком-либо районе судна. Системой водотушения (рис. 133) оборудуются все суда без исключения независимо от их назначения и условий эксплуатации. Эту систему применяют для тушения пожаров почти во всех жилых и служебных помещениях судна, но она совершенно не применима при тушении горючих материалов, топлива и нефти, горящего электрооборудования, а также в некоторых помещениях (аккумуляторных, фонарных, малярных) я малоэффективна при тушении пожара в толще груза. Отростки системы в помещениях, в коридорах и на палубах заканчиваются пожарными рожками, около которых располагаются пожарные шланги с ручными стволами. Пожарные рожки размещают на судне так, чтобы в любую возможную точку пожара можно было подать две струи воды высотою не менее 12 м. Длину пожарных шлангов выбирают не менее 20 м на открытых палубах и не менее 10 м во внутренних помещениях. Пожарные насосы обычно обеспечивают одновременное включение двух пожарных рожков и других потребителей (спринклерная система, система водораспыления и т. п.).
Рис. 133. Принципиальная схема водяной противопожарной системы.
1 — пожарные рожки в помещениях; 2 — палубные пожарные рожки; 3 — напорный трубопровод; 4 — кольцевое орошение форпика; 5 —приемный кингстон; б —фильтр;
7 — пожарный насос.
Спринклерная система предназначена для тушения огня распыленными струями воды. Согласно Правилам Регистра СССР спринклерной системой оборудуют пассажирские, командные и служебные помещения. Установленные на трубах системы специальные распылительные приборы — спринклеры — при повышении температуры в помещении выше допустимой автоматически раскрываются и распиливают воду в виде душа с радиусом действия 2—3 м.
Система пенотушения особенно распространена на таких судах, как танкеры, нефтеналивные и сухогрузные суда для перевозки сухих горючих материалов. Кроме того, такая система успешно применяется на обычных судах для тушения пожаров в машинных и котельных отделениях, в топливных и масляных цистернах. Принцип пенотушения основан на том, что углекислая пена, нанесенная на горящий предмет, изолирует его от кислорода воздуха и тем самым прекращает горение. В зависимости от способа получения и состава пена бывает химическая и воздушно-механическая. В последнее время химическое пенотушение ввиду ряда его недостатков уступает место воздушно-механическому пенотушению (рис. 134), основанному на образовании пены при взаимодействии пенообразующей жидкости с водой и воздухом в воздушно-пенных стволах в конце трубопровода.
Рис. 134. Принципиальная схема воздушно-механического пенотушения.
1 — кингстон; 2 —эжектор пенообразователя; 3 — дозирующий кран; 4 — пусковой кран; б — цистерна с пенообразователем: 6 — пенный пожарный кран; 7 — воздушно-пенный ствол; 8 — задвижка; 9 — кран; 10 — пожарный насос.
Система углекислотного тушения согласно Правилам Регистра СССР применяется для тушения пожаров в сухогрузных трюмах, почтовых кладовых, малярных и других сильно загроможденных грузами помещениях, в танках и грузовых отсеках нефтеналивных судов, топливных цистернах и т. д. В последнее время эта система имеет ограниченное применение на судах ввиду ряда ее недостатков.
Противопожарная система ЖС основана на объемном методе тушения пожаров в закрытых помещениях, при котором в помещении создается атмосфера, не способствующая горению. В качестве огнетушительной жидкости в этой системе применяются специальные жидкости. На судах ледокольного типа жидкостной системой оборудуют турбогенераторное отделение, отделение вспомогательных механизмов, помещения гребных электродвигателей и аварийного дизель-генератора, грузовые трюмы, цистерны и др. Управление системой осуществляется со специальной станции жидкостного пожаротушения, где располагаются баллоны для огнегасительной жидкости, баллоны сжатого воздуха и пусковая аппаратура.
Сигнальная противопожарная система (СПС) предназначена для своевременного оповещения команды судна о появлении дыма и о возникновении пожара в малопосещаемых помещениях (грузовые трюмы, кладовые и др.). Наиболее распространенной на судах является система сигнализации с использованием в электросхеме извещателей, реагирующих на температуру окружающей среды.
Системы бытового водоснабжения обеспечивают обслуживание нужд и потребностей команды судна и пассажиров. Каждая из систем имеет независимые один от другого водопроводы.
Система питьевой воды предназначена для подачи пресной воды к самоварам, пищеварным котлам, кипятильникам, в хлебопекарни и питьевые краны. Питьевая вода хранится в особых запасных цистернах, покрытых внутри цементным молоком, полиэтиленовой пленкой или специальной краской. Цистерны располагают в местах, наиболее удаленных от источников тепла.
Судно имеет обычно не менее двух запасных цистерн, учитывая необходимость их периодической очистки. От этих цистерн пресная вода с помощью насосов (ручных или электрических) подается в расходные цистерны, откуда по водопроводам— к местам потребления. Запасы питьевой воды пополняют с помощью опреснительной установки судна.
Система мытьевой воды служит для подачи пресной воды в бани, душевые и камбузы. Мытьевая вода, как и питьевая, хранится в запасных цистернах, из которых подается вначале в расходные цистерны, затем через подогреватель или, минуя его, к местам потребления. В настоящее время систему мытьевой воды на судах оборудуют пневмоцистернами, позволяющими производить автоматический пуск и остановку насоса. Принципиальная схема такой системы с пневмоцистерной приведена на рис. 135.
Рис. 135. Принципиальная схема системы мытьевой воды с пневмоцистерной.
1 — запасная цистерна; 2 — электронасос; 3 —спускной кран; 4 — пневмоцистерна; 5 — монореле.
Система бытовой забортной воды необходима для подачи воды к санитарному оборудованию судна и для мытья санитарно-бытовых помещений и пищеблока. В этой системе отсутствуют запасные цистерны и вода поступает к электронасосу через приемный кингстон из-за борта.
Фановая система предназначена для удаления за борт в береговые емкости или грязевые цистерны судна фекальных вод из гальюнов и писсуаров как во время хода судна, так и при его стоянке. На современных судах фановые трубопроводы проводятся к грязевым цистернам, содержимое которых выбрасывается с помощью эжекторов или насосов в специальную баржу или за борт. Сточная система служит для удаления за борт с закрытых палуб, а также отвода грязевых вод из душевых, бань, прачечных и камбузов, а система шпигатов открытых палуб — для удаления воды и атмосферных осадков с открытых палуб.
Системы отопления широко используют на современных судах для обогревания жилых и служебных помещений.
Систему парового отопления применяют на морских и речных судах. Основное ее преимущество — простота и сравнительно малый вес. Для нагрева отопительных приборов (грелок) в этой системе служит сухой насыщенный пар с давлением не более 30 кн/м2 (0,39 кгс/см2), который до входа в грелки пропускают через специальные влагоуловители (сепараторы), увеличивая его теплоотдачу. В зависимости от способа подвода пара к грелкам и отвода от них конденсата паровое отопление выполняется в виде однопроводной или двухпроводной системы, принципиальная схема которой показана на рис. 136. При однопроводной системе пар и его конденсат проходят по одному трубопроводу. Чтобы исключить возможность образования воздушных пробок, в этой системе применяют эжекторы, расположенные ниже грелок. Двухпроводная система имеет две независимые магистрали — трубопроводы свежего пара и конденсата, соединяющиеся с отопительными приборами параллельно.
Рис. 136. Принципиальная схема двухпроводной системы парового отопления.
1 — теплый ящик; 2 — клапаны подачи пара на цистерны, 3. 9 — редукционные клапаны; 4 — сепаратор; 5, 10 — предохранительные клапаны; 6 — распределительная клапанная коробка; 7 — кингстоны; 8 — запорный клапан; 11 — грелки; 12 — впускные и выпускные клапаны; 13 — котел; 14 — конденсационный горшок; 15 — трехходовой кран.
Система водяного отопления на морских судах не нашла широкого применения ввиду ее большого веса и сложности монтажа в судовых условиях.
Систему воздушного отопления обычно комбинируют с системой вентиляции, что позволяет использовать эту систему в холодное время года для отопления и вентиляции, а в теплое время — только для вентиляции и охлаждения. Система воздушного отопления проще других аналогичных систем, позволяет применять для отопления как наружный, так и рециркуляционный воздух, а также их смесь. Систему выполняют по автономному и групповому принципам в зависимости от количества, назначения и расположения обслуживаемых помещений.
Система электрического отопления применяется только для тех помещений судна, где установлены приборы, чувствительные к влаге и сырости (штурманская и ходовая рубки, радиостанция и др.). Эта система проста по устройству, допускает свободное перемещение электрогрелок с одного места на другое, но ввиду большой стоимости при эксплуатации не нашла широкого применения на судах.
Система вентиляции и кондиционирования воздуха служит для улучшения качества воздуха в судовых помещениях путем замены загрязненного воздуха свежим, регулирования его скорости движения, температуры и влажности.
Система вентиляции может быть естественной и искусственной. В первом случае обмен воздуха в помещениях производится с помощью раструбных дефлекторов и эжекционных головок, размещенных на открытых участках палуб и рубок. Во втором случае воздух подают в помещения и удаляют с помощью вдувных и вытяжных вентиляторов через грибовидные головки, расположенные на открытых палубах.
йСистема кондиционирования воздуха (рис. 137) обеспечивает создание искусственного микроклимата в помещениях независимо от метеорологических условий. Для этой цели в системе имеются приборы (калориферы, фильтры и др.) для подогревания и охлаждения воздуха, для его очистки и увлажнения. На современных судах регулирование качества воздуха в этой системе производится автоматически.
Рис. 137. Принципиальная схема системы кондиционирования воздуха.
1 — приточный фильтр; 2 — фильтр; 3 — осушитель; 4 — трехходовой шибер; 5 — калорифер для подогревания; 6 — калорифер для охлаждения; 7 — увлажнитель; 8 — вентилятор; 9 — вентилируемое помещение; 10 — вытяжной дефлектор.