Источник сжатого воздуха системы воздушной смазки подводной части корпуса судна

Предлагаемое устройство относится к компрессорному оборудованию, используемому на судах, эксплуатируемых в ледовых условиях, и предназначено для повышения ледопроходимости судов.
В частности, настоящая полезная модель может быть использована в качестве источника сжатого воздуха для получения и подачи воздуха с избыточным давлением в специальные отверстия ниже ватерлинии судна (для пневмообмыва корпуса судна) с целью улучшения ледопроходимости при движении судна в сплошных льдах за счет предотвращения налипания битого льда на корпус судна.
Известно устройство, повышающее ледопроходимость судна путем увеличения пневмообмыва судна, содержащее горизонтальные и наклонные коллекторы, сообщенные с выпускными отверстиями, расположенные по бортам и в носовой части корпуса судна и связанные с источником сжатого воздуха, в котором коллекторы выполнены в виде коробчатых наделок и расположены снаружи корпуса судна симметрично диаметральной плоскости вдоль скуловой части и форштевня ниже уровня воды, а отверстия выполнены в стенках наделок и обращены к днищу корпуса судна (авторское свидетельство СССР №1125151, МПК В63В 35/08, публикация 1984 г.).
Известно «Устройство для судов» (патент Финляндии FI47061, МПК В63В 35/08, В63В 1/38, публикация 1973 г.), представляющее собой судно, снабженное системой подводных отверстий для выдувания воздуха, сообщенных с компрессором и расположенных по бортам судна и в носовой части, при этом отверстия расположены в одной или почти в одной горизонтальной плоскости на расстоянии 30-50% от осадки судна, а давление воздуха в отверстиях только немного больше наружного давления воды.
Известные устройства-аналоги характеризуются значительными энергетическими потерями, снижающими эффективность пневмообмыва корпуса судна.
Известно устройство для повышения ледопроходимости корпуса судна, содержащее источник сжатого воздуха, расположенный на корпусе судна с наружной обшивкой и пневматически связанный трубопроводом с выпускным соплом, в котором с целью повышения работы устройства выпускное сопло расположено на наружной обшивке корпуса судна ниже ватерлинии (авторское свидетельство СССР №510414, МПК В63В 35/08, публикация 1976 г.).
Известно пневмоомывающее устройство (ПОУ), или воздушная смазка, состоящая из компрессора и системы труб, по которым к отверстиям в обшивке корпуса, расположенным по бортам в подводной части носовой оконечности судна, подается воздух под давлением, несколько превышающим гидростатическое. Выходя из отверстий и поднимаясь вверх, он создает вертикальный поток воздушно-водяной смеси, образует прослойку между корпусом судна и льдом, омывает подводную часть корпуса. Поток также отводит мелкие обломки льда от корпуса, смачивает соприкасающийся с бортом лед и смывает с борта ледяную крошку и снег, снижая этим сопротивление льда движению судна. (Калинина Н.В. Влияние пневмоомывающего устройства на ходкость ледоколов // Современные проблемы науки и образования. - 2015. - №1-1, URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=18924).
Задачей настоящей полезной модели является расширение арсенала технических средств, используемых для эффективного пневмообмыва корпуса судна, с целью улучшения ледопроходимости при движении судна в сплошных льдах за счет предотвращения налипания битого льда на корпус судна.
Сущность полезной модели состоит в следующем.
Источник сжатого воздуха системы воздушной смазки подводной части корпуса судна характеризуется тем, что он содержит закрепленный в отсеке корпуса судна блок компрессоров сухого сжатия, параллельно соединенных воздухопроводами друг с другом, при этом выход каждого из компрессоров сообщен воздухопроводом с отверстиями, образованными в подводной части корпуса судна, а на всасывании каждого из компрессоров установлены нагреватели всасываемого воздуха.
Блок компрессоров содержит общий блок управления работой.
Каждый компрессор содержит локальный блок управления работой.
Блок компрессоров включает три роторных компрессора.
На фиг. 1 представлена схема источника сжатого воздуха системы воздушной смазки подводной части корпуса судна, на фиг. 2 - внешний вид компрессора сухого сжатия, на фиг. 3 - то же, вид сверху, на фиг. 4 - схема подключения блока управления источника сжатого воздуха системы воздушной смазки подводной части корпуса судна.
Источник сжатого воздуха системы воздушной смазки подводной части корпуса судна (см. фиг. 1) включает закрепленные в отсеке корпуса судна входной воздуховод 1 всасываемого атмосферного воздуха от вентиляционной шахты судна (условно не показана), три подогревателя всасываемого атмосферного воздуха 2, предназначенные для подогрева всасываемого воздуха при низкой температуре (ниже минус 5°С), три компрессора сухого сжатия 3, предназначенные для выработки сжатого воздуха, воздушные заслонки с электроприводами 4 устанавливаются на нагнетательных воздухопроводах судна и предназначены для распределения сжатого воздуха, поступающего от компрессоров 3, в воздухопровод правого борта 5 или воздухопровод левого борта 6. Воздухопроводы правого и левого борта подключены к отверстиям, образованным в подводной части корпуса судна.
Компрессоры сухого сжатия (см. фиг. 2) закреплены в отсеке корпуса судна и включают размещенные в кожухе 7 роторный компрессор (условно не показан), входной воздуховод 8, выходной воздуховод 9, локальный блок управления 10.
Для управления источником сжатого воздуха системы воздушной смазки подводной части корпуса судна (см. фиг. 4) используются закрепленные в отсеке корпуса судна подключенные кабелями для обмена данными три локальных блока управления 10 компрессоров сухого сжатия 3, три локальных блока управления 11 подогревателями 2, общий блок управления 12 источника сжатого воздуха системы воздушной смазки подводной части корпуса судна, предназначенный для управления работой оборудования в ручном, автоматическом и дистанционном режиме работы.
Источник сжатого воздуха системы воздушной смазки подводной части корпуса судна работает следующим образом.
Воздух забираемый из атмосферы через вентиляционную шахту судна поступает во всасываемый воздухопровод 1 (см. фиг. 1), откуда поступает в нагреватели 2 и подогревается до положительной температуры (выше 10-15°С), далее сжимается компрессорах сухого сжатия 3.
В компрессорах сухого сжатия 3 (см. фиг. 2 и 3) применяются компрессоры роторного типа, имеющие большой ресурс работы и размещенные в кожухе 7, воздух поступает во входной воздуховод 8 и сжимается до давления порядка 0,15-0,25 МПа, воздух также нагревается до температуры порядка 60-80°С и через выходной воздуховод 9 направляется в нагнетательные воздуховоды судна 5 и 6. Локальный блок управления работой компрессора 10 обеспечивает ручное и автоматическое управление работой компрессора, а также защиту и сигнализацию компрессора в соответствии с требованиями правил РМРС.
Локальный блок управления 11 подогревателей обеспечивает подогрев воздуха при температуре ниже минус 5°С и контроль за состоянием параметров нагревательных элементов. Воздух под давлением через воздушные заслонки с электроприводами 4 поступает в нагнетательные воздухопроводы правого 5 или левого 6 борта. Количество одновременно работающих компрессоров 3 может быть от одного до трех в зависимости от необходимости (либо от подачи воздуха на правый или левый борт), компрессоры 3 подключены параллельно и благодаря наличию воздухопроводов и воздушных заслонок с электроприводами 4 являются взаиморезервированными, при этом один компрессор является запасным.
Воздух по воздухопроводам правого 5 и левого 6 борта подается к отверстиям, образованным в подводной части корпуса судна, далее выходя из отверстий и поднимаясь вверх, он создает вертикальный поток воздушно-водяной смеси, образует прослойку между корпусом судна и льдом, смазывает подводную часть корпуса, снижая этим сопротивление льда движению судна.
Блок управления 12 источником сжатого воздуха системы воздушной смазки подводной части корпуса судна (см. фиг. 4) осуществляет управление как в ручном, так и в автоматическом режиме управления.
В ручном режиме с местной панели оператора блока управления 12 можно запустить в одновременную работу от одного до трех компрессоров 3 на любой из бортов, а также осуществить запуск компрессоров 3 на одновременную работу по двум бортам ледокола путем передачи сигнала в локальные блоки управления 10 компрессоров.
Сигнал на пуск и останов компрессора для работы в автоматическом режиме может быть подан с общего блока управления 12, локального блока управления 10 (устанавливается на компрессоре) и дистанционно из судовой системы автоматики. Пуск и останов компрессора в автоматическом режиме осуществляется по максимальному и минимальному давлению в сети, значения максимального и минимального давлений настраиваются на панели оператора локального блока управления 10.
В судовую систему передаются обобщенные сигналы:
- «Готовность к работе»;
- «Работа»;
- «Авария».
При работе компрессора на дисплее панели управления 10 отображаются текущие значения рабочих параметров, при аварийном останове расшифровывается причина аварийного останова.
В блоке автоматического управления 12 предусмотрена выдача в судовую систему управления обобщенных сигналов состояния компрессора, а также расшифровывающих сигналов неисправности по протоколу RS-485.
В автоматическом режиме работа оборудования источника сжатого воздуха системы воздушной смазки подводной части корпуса судна осуществляется по алгоритму, приведенному ниже.
От судовой системы управления в блок управления 12 выдается команда на включение компрессора на левый или правый борт. Блок управления 12 выдает команду на открытие воздушных заслонок с электроприводами 4 для обеспечения подачи сжатого воздуха на требуемый борт. После формирования сигналов об открытии соответствующих воздушных заслонок 4 выдается команда в локальный блок управления 10 компрессора на запуск. Компрессор запускается, отрабатывая алгоритм пуска, заложенный в локальном блоке управления компрессора 10, при температуре всасываемого воздуха ниже минус 5°С из локального блока управления компрессора 10 в локальный блок управления подогревателя 11 выдается команда на включение подогревателя (сухой контакт). В процессе работы контролируются аварийные параметры подогревателей 2, компрессоров 3 и воздушных заслонок 4. Информация о состоянии системы передается в судовую систему управления по протоколу RS-485.
Особенностью источника сжатого воздуха системы воздушной смазки подводной части корпуса судна является:
- использование нагрева воздуха перед сжатием для защиты компрессоров от холодного воздуха и выхода из строя (всасывание холодного воздуха, без подогрева, может приводить к появлениям трещин на корпусе), кроме того горячий воздух более эффективен для воздушной смазки;
- использование компрессоров сухого сжатия, что улучшает экологическую обстановку, так как предотвращает выброс масла в акваторию моря при работе компрессоров;
- использование трех компрессоров, что увеличивает надежность и маневренность системы;
- использование общего блока управления, позволяющего эффективно управлять работой оборудования системы воздушной смазки подводной части корпуса судна.
Предложенная полезная модель расширяет арсенал технических средств, используемых для эффективной воздушной смазки подводной части корпуса судна корпуса судна, с целью улучшения ледопроходимости при движении судна в сплошных льдах за счет предотвращения налипания битого льда на корпус судна.