SEMINARSKI RAD Brodski pomoćni uređaji i strojevi

1. SEMINARSKI RADBrodski pomoćni uređaji i strojevi Palubni strojevi i kormilarski uređaj

2. Palubni strojevi i kormilarski uređaj

3. 1. Palubni strojevi • 1.1 Općenito o palubnim strojevima • 1.2 Teretno vitlo • 1.3 Pritezno vitlo • 1.4 Sidreno vitlo

4. Kostović Dorian, Pomorski Fakultet Rijeka

6. Kostović Dorian, Pomorski Fakultet Rijeka

7. 2. Kormilarski uređaj • 2.1 Proračun kormila i uređaja za kormilarenje • 2.2 Način pokretanja kormila • 2.3 Hidraulični kormilarski stroj • 2.4 Upravljanje kormilarskim strojem

9. 1.1 Općenito o palubnim strojevima • Razvoj palubnih strojeva mjenja se usporedno uvođenja u promet sve složenijih brodova različite namjene koji koriste sve složenije strojeve i opremu. U težnji za večom sigurnosti i učinkovitosti mjenja se i način poriva, upravljanja i nadzor. • Pomoćni strojevi koji na teretnim brodovima služe za rukovanje teretom, pritezanje pri manovri ili vezu te sidrenju nazivaju se jednim imenom vitla. Ovisno o vrsti broda i njegovoj namjeni, postoje uz osnovne vrste strojeva, i dodatni strojevi koji odgovaraju namjeni broda.( ribarski, tegljači, putnički i sl. )

10. 1.2 Teretno vitlo • Služi nam za dizanje, spuštanje i pomicanje tereta uz pomoć samarica i niza koloturnika te preko užeta namotanog na bubnju. Teretno vitlo nam još može služiti i za prizetanje broda preko pomoćnog bubnja koji je uklinjen u produžetku vratila glavnog bubnja, te koji se još koristi i za mjenjanje nagiba samarice. Brodska vitla su brža i prikladnija od onih na kopnu, te moraju biti što manjih dimenzija radi lakše ugradnje na brodu

12. 1Bubanj5 Brkovi 2Kuka za teret6 Samarica 3Koloturnik7 Jarbol 4Hajmica8 Klobučnica

13. Osnovni zadaci teretnog vitla • dizati teret određenom brzinom • držanje tereta na određenoj poziciji bez neželjenog spuštanja • spuštanje tereta pod nadzorom • preuzimanje slobodnog užeta prilikom rasterečenja tereta a da pritom ne dođe do prekomjernog opterečenja • omogučiti kontrolirano spuštanje tereta, ubrzanje i usporenje po zahtjevima upravljača • sigurnosno zaustavljanje pri preopterečenju i ponovno upučivanje nakon prestanka opterečenja • električno pogonjena vitla: spriječiti spuštanje tereta brzinom koja može oštetiti elektromotor • u slučaju naglog spuštanja tereta, prekinuti dovod električne energije, spriječiti ponovno upučivanje

14. Dimenzioniranje teretnog vitla • sila F kojom se podiže teret mase m ovisi o broju koloturnika umetnutih između tereta i vitla. • Ƞ= 0,9 do 0,96

15. Za povečanje sile F na bubnju na vitlima se ugrađuju zupčanici, jedan ili više pari zupčanika ovisno o pogonskom stroju. Zupčanici su postavljeni u zatvorenom kučištu i povezuju pogonski stroj s bubnjem vitla. • Bešumni rad • Stvarna sila F je umanjena za stupanj djelovanja prijenosa. Zbog toga i pokrivanja gubitka u ležajevima pogonski stroj mora imati veču snagu od potrebnog za dizanje tereta. • Promjer uzeta ovisi o sili F kojem je uze izlozeno pri radu, a odabire se iz tablice. • Duljina uzeta ovisi o duljini samarice, broju kolotura i o udaljenosti do mjesta u skladištu do kojeg kuka mora doseći.

17. Ƞv- stupanj djelovanja para zupčanika u zupčanom prijenosu • za neobrađene zupce 0,85 do 0,90 • za frezovane zupce 0,90 do 0,94 • za brušene zupce 0,94 do 0,96 • pužni prijenos 0,5 do 0,9 • 1 zupčani prijenos 0,85 do 0,93 • 2 zupčana prijenosa 0,45 do 0,80

18. Pogon teretnog vitla • Ručna snaga, parnim stapni stroj, motor s unutarnjim izgaranjem, elektromotor ili elektrohidrauličnim agregatom • Velika primjena elektrohidrauličnih vitla, parna samo rijetko na tankerima radi sigurnosti • Istosmjerne struja (stari brodovi) = istosmjerni motori (regulacija brzine promjenom struje-otpornici) • Izmjenična struja (novi brodovi) = istosmjerni motri + pretvarač (Leonardov spoj)

23. Leonardov spoj- brzina vrtnje regulira se upravljačkom sklopkom, prilagodba uzbudne struje polja generatora i motora • Trofazni motori izmjenične struje (s preklapanje polova): izdašno hlađenje=veće dimenzije • Promjena brzine vrtnje vrši se i promjenom zupčanog prijenosa, čelni zupčanici na vratiluelektromotora (malena masa). Zupčani prijenos od elektromotora do bubnja nalazi se u posebno uljno nepropusnom kučištu zajedno sa uređajem za prekapčanje zupčanika, kočnica (elektromagnetska)

24. Ward-Leonard-ov spoj Iz električne mreže napaja se trofazni motor, koji pogoni generator istosmjerne struje konstantnom brzinom. Istosmjerni motor napaja se od istosmjernog generatora pogoneći vitlo. Dabi se promjenila brzina vrtnje istosmjernog motora, mora se promjeniti uzbuda generatora kojom se mjenja sam napon generatora. Uzbuda se može mjenjati u širokim granicama pa tako i napon generatora.

25. Hidraulični pogon • Najčešče hidraulično upravljanje na suvremenim brodovima • Nije potreban poseban pogonski stroj, prijenosna spojka ni mjenjač brzine za svako vitlo • Kod hidrauličnog načina pogona jedna pumpa može pogoniti više vitala • Hidraulični je motor izravno spojen na bubanj vitla s ugrađenim upravljačkim ventilima

27. Prednosti hidraulično pogonjenog vitla • Smanjenje električne opreme i potrebe za njenim održavanjem • Visok stupanj djelovanja uz nisku cijenu pogona • Izravno djelovanje i naglo ubrzanje • Povoljno podmazivanje, svi se dijelovi vrte u ulju • Jednaka snaga za pogon bubnja u oba smjera • Jednostavna i masivna konstrukcija • Jednostavno rukovanje, 2 ventila (dizanje i spuštanje) • Vodonepropusno kučište, nema vlage • Stupnjevana regulacija brzine u oba smjera vrtnje

28. Princip rada hidrauličkog motora Pumpa(1) pogonjena elektromotorom, tlači ulje do upravljačkog ventila (2) na kučištu vitla. Smjer protjecanja ulja regulira se razvodnikom (4) spojenim sa polugom (9). Ako je poluga u vertikalnom položaju, teret miruje. Teret koji visi na kuki pokušava svojom težinom pokretati motor u smjeru spuštanja, no povečanjem tlaka između krila rotora i nepovratnom ventilu (10) sprječavaju neželjeno spuštanje. U slučaju dizanja tereta poluga se okreče prema desno a klizač (4) ide prema dolje i time zatvara povratni vod ulja. Ulje prolazi kroz nepovratni ventil (10) djeluje na krila rotora koji je izravno spojen na bubanj vitla, te se vrača kroz ventil upravljanja natrag u pumpu. Na usisnoj strani pumpe ugrađen je i gravitaciski tank kojim se nadoknađuje razlika zbog promjene volumena uklja usljed visokih temperatura

29. Hidraulični sustavi Niskotlačni: radni tlak do 30 bar Visokotlačni: radni tlak 250 bar Prednosti niskotlačnog sustava • Jednostavnost i pouzdanost posluživanja • 3 područja brzine vrtnje, • Stupnjevano upravljanje brzinama (0-100) • Predviđen za teške uvjete rada i na otvorenoj palubi

30. 1.3 Pritezno vitlo • Služi za pomicanje broda prema obali ili drugom brodu i u lošim vremenskim uvjetima (struje i vjetrovi). Pritezanje se obavlja tako da se jedan kraj konopa ili čeličnog užeta veže za čvrsti dio na kopnu ili drugom brodu, a onaj drugi dio se provuče kroz zjevaču i namotava na bubanj priteznog vitla. Kod otpuštanja konopa ili čeličnog užeta preko bubanja brod vraća u prvobitni položaj.

32. Sila koja je potrebna da se brod pomakne ovisi o masi broda i brzini kojom se brod želi privlačiti.

33. Pogon priteznog vitla • Pogonski stroj može biti ručni, elektromotor ili hidraulički uređaj. Što se tiče vratila, ona mogu bitit postavljena horizontalno te se tada pritezno vitlo nalazi u sredini broda te može pritezati obije strane a pogonski stroj nalazi se u sredini između vitala, ili mogu biti postavljena vertikalno te tada zauzimaju malo prostora jer pogonski stroj može biti smješten i ispod palube. • Kod vertikalno postavljenih vitala, na gornjem kraju bubnja se nalazi vjenac za postavljanje motki koje služe za ručno pritezanje u slučaju da dođe do kvara pogonskog uređaja koji se prije ručnog pritezanja mora odvojiti sa vratila pomoću izvrstive spojke. Zupčani prijenos mora biti dobro podmazivan i razina ulja mora biti kontrolirana te ulje mora biti jednom godišnje promijenjeno i kućište očišćeno i pregledano i tada ne dolazi do nikakvih smetnji u radu te je i održavanje jednostavnije i jeftinije. • Svako pritezno vitlo mora imati i automatsku kočnicu koja spriječava odmotavanje užeta.

34. 1.4 Sidreno vitlo • Svaki brod, bez obzira dali prevozi putnike ili teret, mora imati određeni broj sidara. Za to nam služi sidreni uređaj, koji se sastoji od skladišta lanca pod palubom, sidrenog vitla, štopera, lanca te samog sidra. Sidreno vitlo je postavljeno odmah iznad skladišta lanca, tako da lanac odmah pada u skladište a sidreno vitlo obično ima horizontalno postavljeno vratilo koje u nastavku ima pomoćne bubnjeve koji služe kao pritezno vitlo. Temeljna ploča sidrenog vitla mora biti od ljevanog željeza ili zavarenog čelika te mora biti vrlo jake knstrukcije.

36. Na osnovi određene veličine lanca, njegove duljine i veličine sidra, može se ustanoviti sila koju sidreno vitlo treba trajno savladati. Pri izvlačenju treba uzeti u obzir smanjenje težine lancai sidra zbog uzgona vode. • Trenje koje nastaje kada lanac struže o sidreno oko također treba uzeti u obzir • Pogonski stroj mora biti dimenzioniran tako da može uvući sidro sa 100m lanca za 10 min i naprezanje na vlak od 50 N/mm2 na lancu (dvostruki okretni moment vratila), da bi se sidro iščupalo s dna.

37. Pogon sidrenog vitla • Sidreno vitlo se kod manjih brodova može pogoniti dizel motorom. Na brodovima sa parnim kotlovima kao što su npr. tankeri, vitla se mogu pogoniti parnim strojem; takav pogon vitala ne može izazvati eksploziju. Na većini ostalih brodova vitla se pogone elektromotorom.

38. Štoperi • Preuzimaju silu koja djeluje između lanca i broda kada je brod usidren i time rasterečuju sidreno vitlo • Štoper s vijkom: lanac se vodi kroz čvrstu vodilicu i blokira se pomoču čeljusti • Štoper i polugom: lanac klizi po čvrstim vodilicama i blokira se pomoču poluge • Štoper s kolom: sve veća upotreba, smanjuje trenje u samom štoperu, sidreni lanac se kotrlja preko kola u štoperu

40. 2. Kormilarski uređaj • Kormilarski uređaj je sprava za okretanje brodskog kormila. Ono treba udovoljiti standardima koje se odnose na upravljanje brodom • Stabilnost smjera vožnje, sposobnost održavanja željenog smjera • Sposobnost okretanja, osobina kormila da sluša a da brod napravi što manji krug okretanja • Osjetljivost uređaja, sposobnost promjene smjera vožnje iz jednog u drugi Sama namjena broda dati će prednost zahtjevima za upravljanje Kormilarski uređaj se neprestano koristi kada brod plovi, te bilo kakvo oštečenje može imati teške posljedice.

42. Zbog takvih sigurnosnih razloga klasifikaciska društva zahtjevaju da svi brodovi budu opremljeni nezavisnim glavnim i pomoćnim kormilarskim uređajem. Oblik kormila može biti različit ali površina mora iznositi 1/30 do 1/80 podvodne površine uzdužnog vertikalnog presjeka broda (veća površina = veća manevarska sposobnost). Kut otklona kormila je obično 32 do 35 stupnjeva od središnjice broda, a max otklon mora biti omeđen graničnikom.

43. Sustav kormilarenja Sustav upravljanja (funkcionalna upravljačka cijelina). • Podsustav upravljanja • Podsustav kormilarskog stroja • Podsustav izvršnih organa Podjela sustava na podsustaveizvršena je s obzirom na funkciju koju obavlja pojedini podsustav, čime je zadržanafunkcionalna i konstrukciska cjelina pojedinog podsustava.

44. Podsustav upravljanja • Modul za automatsko, slijedno i brzinsko kormilarenje • Automatsko kormilarenje: držanje broda na unaprijed zadanom kursu bez djelovanja poslužitelja. (Zatvorena petlja = objekt upravljanja je brod). Najviša razina kormilarenja. • Slijedno kormilarenje: viši nivo kormilarenja gdje list kormila slijedi otklon. (zatvorena petlja = objekt upravljanja list kormila) • Brzinsko kormilarenje: otvorena upravljačka petlja = nema povratne sprege. Aktiviranjem ručice za brzinsko kormilarenje, list kormila se zakreče sve dok je ručica uključena, modul za brza reagiranja u slučaju opasnosti

45. Podsustav kormilarskog stroja • Osiguravanje dovoljne količine hidraulične energije potrebne za zakretanje kormila Funkcionalne jedinice: • Glavni kormilarski uređaj • Pomoćni kormilarski uređaj • Tank rezervnog ulja • Hidraulične instalacije

46. Podsustav izvršnih organa • Prenosi zakretanje kormila osovine na koju je pričvršćen sustav za zakretanje lista kormila

47. Proračun kormila i uređaja za kormilarenje • Pošto je kormilo zakrenuto izvan svog srednjeg položaja, djeluje tlak(sila) na kormilo koja zaokreče smjer broda. Dakle sila (F) djeluje na krak(r) i dobivamo moment koji skreče pramac broda na onu stranu na kojoj je kormilo okrenuto. Ako se brod kreče krmom, nastane negativni moment koji također skreče brod na onu stranu na kojoj je kormilo okrenuto. Veličina sile ovisi o površini kormila i tlaku na kormilu. • Moment je veći pri plovidbi krmom nego pri plovidbi pramcem jer je tlak veči kod ulaznog brida kormila nego kod izlaznog

48. Način pokretanja kormila • Kormilo se može pokretati ručno ili strojem. • Ručno pokretanje ovisi o snazi koju čovjek može trajno davati Pokretanje kormila strojem: • Električno sa elektromotorom i njegovom opremom • Elektrohidraulično s elektromotorom i hidrauličkom sisaljkom (i parno, zastarjelo) • Upravljanje kormilarskim strojem: • mehaničko hidraulično i električno • Svaki brod mora imati glavni kormilarski uređaj i pomoćni kormilarski uređaj ako se drukčije ne zahtjeva. • električno: elektromotor djeluje na kormilo preko ozubljenog kvadranta koji je uklinjen na vratilu kormila.

50. Hidraulični kormilarski uređaj • Primjena na svim brodovima gdje se za rad pomoćnih strojeva koristi električna energija • Hidraulični tlak dobiva se posebnim klipnim pumpama sa promjenjivim stapajem (mogućnost kontitnuirane promjene dobave i tlaka • Tekućina se dovodi pod tlakom u cilindre koji su spojeni klipovima na rudo kormila. Nastala sila daje moment koji zakreće kormila, i suprostavlja se sili koja djeluje na kormilo uslijed strujanja vode