Intermodul s/03/g Zadanie 2 Identyfikacja i wybór systemów oraz elementów konstrukcji statku podatnych na. Opracował: Sprawdził Zatwierdził Krzysztof Gockowski Krzysztof Nawacki Alicja Kościńska Gdańsk Październik 2005 r. CENTRUM TECHNIKI OKRĘTOWEJ S.A. OŚRODEK PROJEKTOWANIA 80-369 Gdańsk Al. Rzeczypospolitej 8 tel.(48 58) 511-62-25, 511-62-42 fax(48 58) 511-62-43 e-mail: design@cto.gda.pl
2/14 SPIS TREŚCI 1. Wstęp... 3 2. Identyfikacja modułów i elementów konstrukcji statku podatnych na.... 4 2.1 Bloki związane z konstrukcja kadłuba statku.... 4 2.2 Bloki związane z warunkami bytowymi załogi i pasażerów... 4 2.3 Bloki związane z wyposażeniem statku a w szczególności siłowni statku... 4 3. Charakterystyka wybranych bloków... 6 3.1 Blok komina... 7 3.2 Blok mieszkalny (kabina mieszkalna)... 9 3.3 Blok przygotowania paliwa... 11 3.4 Bloki różne... 13 4. Literatura... 14
3/14 1. Wstęp Zadaniem tego opracowania jest identyfikacja oraz wybór systemów i elementów konstrukcji statku podatnych na modularyzację. W raporcie Ocena stopnia modularyzacji w istniejących konstrukcjach okrętowych zostały opisane stosowane bloki/moduły przez polskie stocznie podczas budowy statku. Niektóre konstrukcje bloków/modułów są konstrukcjami powszechnie stosowanymi, inne sporadycznie wykonywane na poszczególne statki. Stopień skomplikowania i wyposażenia w urządzenia bloków również jest różny. W oparciu o opisane bloki w raporcie Ocena stopnia modularyzacji w istniejących konstrukcjach okrętowych oraz doświadczenie własne w zakresie projektowania bloków/modułów dokonano identyfikacji i wyboru bloków i elementów konstrukcji statku podatnych na. Zostały one wytypowane i przedstawione w tym raporcie.
4/14 2. Identyfikacja modułów i elementów konstrukcji statku podatnych na. W raporcie Ocena stopnia modularyzacji w istniejących konstrukcjach okrętowych Zostały przedstawione i opisane bloki/moduły stosowane w polskich stoczniach. Generalnie można podzielić je na trzy grupy. Bloki bezpośrednio związane z konstrukcja kadłuba, bloki związane z wyposażeniem pomieszczeń i zapewnieniem odpowiednich warunków dla załogi i pasażerów oraz bloki związane z wyposażeniem statku a w szczególności siłowni okrętowej. 2.1 Bloki związane z konstrukcja kadłuba statku. Zidentyfikowane i stosowane bloki związane z konstrukcja kadłuba: - blok kadłubowy; - blok kadłubowo- wyposażeniowy; - blok nadbudówki; - blok komina. Są to konstrukcje znane i stosowane od wielu lat. Składają się z wielu sekcji kadłubowych, które łączone są w duże bloki kadłubowe, a te w ostateczny kształt kadłuba statku. Na rozmiary takich bloków oraz stopień ich wyposażenia wpływają możliwości technologiczne oraz transportowe stoczni. Dalszy postęp dotyczący blokowego budowania i wyposażania statku związany jest z większym stopniem wyposażania budowy bloku w urządzenia, rurociągi, armaturę i itp. 2.2 Bloki związane z warunkami bytowymi załogi i pasażerów Zidentyfikowane i stosowane bloki wyposażenia ogólno okrętowego i bytowego załogi: - blok sanitarny; - blok mieszkalny; - blok centrali klimatyzacyjnej. Są konstrukcje powszechnie stosowane o bardzo wysokim stopniu wyposażenia i gotowe do natychmiastowego użycia. Dalszy postęp dotyczący bloków dotyczy głównie kabin sanitarnych i mieszkalnych. Można by je łączyć ich w większe bloki pomieszczeń, w których przebywa i pracuje załoga. 2.3 Bloki związane z wyposażeniem statku a w szczególności siłowni statku Zidentyfikowani i stosowane bloki stosowane są powszechnie do wyposażenia statku i siłowni statku: - blok przygotowania paliwa; - blok transportu paliwa; - blok wirówek paliwa; - blok wirówek oleju; - blok sanitarny - hydroforowy; - blok sanitarny - oczyszczania ścieków;
5/14 - bloki instalacji przeciw pożarowych; - blok sprężarek i zbiorników powietrza rozruchowego; - blok przygotowania paliwa dla palnika kotła pomocniczego - blok oleju smarowego dla turbodoładowarki - blok oleju smarowego dla silnika spalinowego Największe nakłady ponoszone podczas budowy statku związane są z wyposażaniem siłowni, wiele modułów powstających dotyczy tego regionu statku. Stosowane są nie tylko moduły, ale i wiele różnych metod modułowego wyposażania siłowni. Proponowane są gotowe rozwiązania jak i stocznie własnymi siłami wykonują takie moduły. Przedstawione w raporcie Ocena stopnia modularyzacji w istniejących konstrukcjach okrętowych rozwiązania indywidualnych modułów nie zamykają w całości modułów wszystkich urządzeń. Wynika to z kilku rzeczy: - indywidualnych wymagań armatora; - typu i funkcji statku; - stosowanej technologii przez stocznie; - możliwości wykonania modułów lub nabycia ich przez stocznie; Zastosowanie modułowego wyposażania statków wg rozwiązań stoczni Thyssen Nordseewerke oraz Centrum Techniki Okrętowej S.A. umożliwia prawie w całości wyposażenie siłowni statku modułami zarówno znanymi i używanymi od lat jak i powstającymi tylko i wyłącznie na zamówieni pod konkretny typ statku. Dalsza modularyzacja siłowni okrętowych zdaniem autora będzie zmierzać w kierunku budowy większych i bardziej skomplikowanych bloków. Będzie to realizowane na dwa sposoby: - przez duże konstrukcje przestrzenne, które będą wyposażone w kilka mniejszych bloków i różne mechanizmy i urządzeń spełniających różne funkcje na statku; - przez konstrukcje przestrzenne, które w całości odpowiadają za realizację jednej funkcji na statku. Wyposażone będą w wszystkie urządzenia, armaturę, sterowanie i mechanizmy i pomocnicze.
6/14 3. Charakterystyka wybranych bloków Do dalszych analiz w ramach projektu MODULARISATION IN SHIP EQUIPMENT wytypowano dwie grupy bloków. Bloki, które są konstrukcjami stosowanymi od wielu lat. Mają one kilka wspólnych cech, które zdaniem autora dobrze charakteryzują największe zalety technologii blokowej budowy i wyposażania statków. Bloki charakteryzują się tym, że: - ich wielkość i kształt może być dobrany zgodnie z wymaganiami armatora; - przeszły długa drogę ewolucji do dzisiejszego stanu i ciągle są podatne na dalsze zmiany; - mogą samodzielnie spełniać określone funkcje na statku lub być włączone do większych bloków; - mogą być wykonane przez stocznie lub przez firmy współpracujące ze stocznią; - występują na wszystkich typach statków. Bloki, które składają się z pojedynczych urządzeń instalowanych na ramie wspólnie z kompletem rurociągów, armatury i zestawem sterującym pracą. W wielu wypadkach o powstaniu takiego bloku decyduje typ statku czy siłowni, specyficzne urządzenia wchodzące w skład siłowni, wymagania armatora, itp. Wybrane bloki dobrze nadają się do dalszych analiz związanych z technologią blokowego budowania i wyposażania statków oraz z głównym tematem projektu MODULARISATION IN SHIP EQUIPMENT. Tematem tym jest projekt bazy danych elementów konstrukcji i wyposażenia modułów stosowanych na statkach.
7/14 3.1 Blok komina Blok komina jest to stalowa konstrukcja przestrzenna, w której znajduje się wyprowadzenie instalacji spalinowej na zewnątrz statku oraz punkty poboru i oddawania powietrza. Blok komina jest wykonany z blach stalowych połączonych razem i usztywnionych przez usztywnienia i węzłówki. Na konstrukcje bloku używa się stali okrętowych zwykłych. Blok jest konserwowany środkami ochrony czasowej i (lub) malowany. Rozmiary bloku ograniczone są możliwościami transportowymi stoczni oraz wytrzymałością konstrukcji bloku na odkształcenia podczas transportu. Rys. 1 Blok komina [1] Rys. 2 Blok komina podczas transportu [2] Na wyposażenie bloku komina wpływa wiele czynników: typ statku, typ układu napędowego, zastosowane urządzenia, wymagania armatora oraz stosowana technologia przez stocznie. Najczęściej w skład bloku komina wchodzą: - przewody spalinowe silnika głównego, zespołów prądotwórczych oraz kotła; - kotły utylizacyjne; - łapacze iskier; - rurociągi odpowietrzające; - zbiorniki grawitacyjne; - czerpanie powietrza; - wyrzutnie powietrza; - elementy konstrukcji bloku: blachy stalowe, usztywnienia, gretingi itp.
8/14 Rys. 3 Blok komina w różnych wykonaniach [1]
9/14 3.2 Blok mieszkalny (kabina mieszkalna) Blok mieszkalny to przestrzenna konstrukcja spełniająca funkcje pomieszczenia mieszkalnego. Blok mieszkalny przeznaczony jest do montażu na statku jako kompletnie wyposażone pomieszczenie bytowe dla załogi i pasażerów. Konstrukcja bloku umożliwia jego transport oraz łatwy montaż na statku. Blok mieszkalny przystosowany jest do podłączenia instalacji wodnej, elektrycznej oraz wentylacyjno klimatyzacyjnej na statku. Rys. 4 przedstawia różne wykonania bloku mieszkalnego. Rys. 4 Różne wykonania kabin mieszkalnych. [3]
10/14 Blok mieszkalny jest wykonany jako konstrukcja ramowa. Ściany oraz sufit bloku wykonane są z paneli z blachy stalowej ocynkowanej wypełnionej wełna mineralną. Panele od wewnętrznej strony kabiny pokryte są folia ozdobna PCV, wyklejone tapetą lub pokryte powłokami lakierniczymi. Konstrukcja podłogi wykonana jest z blachy stalowej zabezpieczonej antykorozyjnie. Podłoga wyklejona jest wykładzinami. Blok mieszkalny wyposażony jest w łazienkę z toaletą. Blok mieszkalny wyposażony jest w meble, sprzęt audio-video oraz elementy ozdobne wystroju kabiny. Rys. 5 Konstrukcja kabin mieszkalnych. [4] Wyposażenie bloku mieszkalnego zależy od typu bloku oraz wymagań armatora. Najczęściej wyposażenie bloku stanowią: - sofy, kanapy, łóżka; - fotele, krzesła; - biurka, stoły; - szafy, komody; - lampy, oświetlenie; - ozdobne elementy wystroju kabiny; - pomieszczenie sanitarne, tak jak kabina sanitarna; - sprzęt audio-video; - i inne wg życzeń.
11/14 3.3 Blok przygotowania paliwa Blok przygotowania paliwa jest to rozplanowany przestrzennie zespół wzajemnie ze sobą połączonych elementów, które zainstalowane są na wspólnej ramie i spełniają ważna funkcje w systemie paliwowym na statku. Zadaniem bloku przygotowania paliwa jest dokładne oczyszczenie paliwa ciężkiego z cząstek stałych za pomocą filtrów: automatycznego oraz indykatorowego. Odpowiednią lepkość paliwa ciężkiego osiąga się poprzez podgrzanie za pomocą podgrzewaczy parowych lub elektrycznych. Podgrzewacze sterowane są przez wiskozymetr. Pompy paliwa przetłaczają paliwo ciężkie przez urządzenia wchodzące w skład bloku i podają odpowiednio przygotowane paliwo ciężkiego do pomp wtryskowych. Pracą pomp, filtra automatycznego, wiskozymetru oraz podgrzewaczy steruje zestaw sterowania, który zbiera informacje o pracy bloku z armatury kontrolno-pomiarowej. Na blokach instalowane są liczniki zużycia paliwa przez silnik. Instaluje się również pompy z filtrami dla paliwa lekkiego awaryjnych zespołów prądotwórczych. Na szczegółowe rozwiązania bloków przygotowania paliwa wpływa wiele czynników: wymagania producentów silnika i urządzeń wchodzących w skład bloku, wymagania stoczni i armatora oraz możliwości technologiczne wykonania bloku czy jego instalacji na statku. [5] Rys. 6 Przedstawia przykładowe rozwiązanie bloku przygotowania paliwa dla silnika głównego oraz zespołów prądotwórczych. Rys. 6 Uproszczony schemat instalacji paliwowej bloku zasilania paliwem [5] Paliwo ciężkie dla silnika głównego i zespołów prądotwórczych pobierane jest ze zbiornika rozchodowego i podawane na blok przez pompę zasilającą 1 z filtrem 6. Paliwo ciężkie przepływa przez licznik przepływu 9 oraz automatyczny filtr samo oczyszczający 7. Następnie podawane jest do zbiornika odgazowującego, 3 w którym miesza się z paliwem ciężkim powrotnym z silnika głównego i zespołów prądotwórczych. Pompy wspomagające 2 przetłaczają paliwo ciężkie do podgrzewacza parowego 4 lub elektrycznego 5. W zależności od jakości paliwa ciężkiego może być ono podane do modułu homogenizacyjnego. Lepkość
12/14 paliwa ciężkiego za podgrzewaczami sprawdzana jest przez wiskozymetr, 11 który steruje pracą podgrzewaczy 4, 5. Paliwo ciężkie dla zespołów prądotwórczych przepływa przez filtr indykator 8 zanim zostanie podane do pompy wtryskowej. Paliwo ciężkie dla silnika głównego podawane jest od razu do pompy wtryskowej. Urządzenia jak i rurociągi podgrzewane są parą, skropliny odprowadzane są przez odwadniacz 10. Na bloku zainstalowane są urządzenia kontrolno-pomiarowe oraz system sterowania blokiem, który współpracuje z Centralą Manewrowo Kontrolną.[14] Rys. 7 Blok zasilania paliwem, podczas prób u producenta[5] Rys. 8 Blok zasilania paliwem zamontowany na statku [5] Do najważniejszych elementów wyposażenia bloku należą: - pompy śrubowe wstępne i cyrkulacyjne; - filtry zabezpieczające pompy; - filtr automatyczny; - filtr indykator; - wiskozymetr; - przepływomierz; - podgrzewacze parowe, płaszczowo-rurowe lub płytowe; - podgrzewacze elektryczne; - zbiornik odgazowujący; - odwadniacze; - zestaw elektryczny sterujące praca pomp; - zestaw elektryczny obsługi automatyki; - zestaw elektryczny obsługi zasilania w energie elektryczną: - presostaty; - manometry, termometry; - armatura;
13/14 3.4 Bloki różne Powyżej przedstawione bloki są blokami o różnym stopniu skomplikowania, gabarytach oraz funkcjach, jakie pełnią na statku. Ilość bloków stosowanych w siłowni zależy do wielu czynników; typu statku, możliwości technologicznych oraz transportowych stoczni, możliwości wykonania bloków lub ich nabycia. W efekcie, czego do wyposażenia siłowni stosuje się wiele różnych bloków. Przedstawione powyżej bloki nie opisują wszystkich, jakie są i można zastosować do wyposażenia statku czy siłowni. Duża grupę bloków stanowią pojedyncze urządzenia instalowane na ramie wspólnie z kompletem rurociągów, armatury i zestawem sterującym pracą. W wielu wypadkach o powstaniu takiego bloku decyduje typ statku czy siłowni, specyficzne urządzenia wchodzące w skład siłowni, wymagania armatora, itp. Poniżej przedstawione są przykładowe zestawy urządzeń, które wchodzą w skład tego typu bloków: - pompy śrubowe podających paliwo do wirówek; - pompy śrubowe podających olej smarowy do wirówek; - pompy wirowe wody morskiej obsługujące silnika głównego lub zespołów prądotwórczych; - chłodnice wody chłodzącej silnika głównego lub zespołów prądotwórczych; - filtry oleju smarowego i chłodzącego; - pompy wirowe p.poż. wody morskiej; - pompy ładunkowe; - sprężarki powietrza i zbiorniki sprężonego powietrza; - wyparowniki; - skrzynie cieplne chłodnicami; - odolejacze wody zęzowej; - skraplacze; - itp.
14/14 4. Literatura [1] CENTRUM TECHNIKI OKRĘTOWEJ S.A. Dokumentacja projektowa oraz materiały własne. [2] STOCZNIA REMONTOWA Materiały reklamowe, http://www.remontowa.com.pl/ 3] AKER YARDS Katalog, materiały reklamowe, http://www.akerfinnyards.com [4] KIMON JONES Yards go modular for cruise cabins. The Motor Ship 1/2001 [5] KRZYSZTOF GOCKOWSKI: Bloki zasilania paliwem. Centrum Techniki Okrętowej 2005; XXVI Sympozjum Siłowni Okrętowych SYMSO 2005 Gdynia Akademia Marynarki Wojennej. [6] KRZYSZTOF GOCKOWSKI: Ocena stopnia modularyzacji w istniejących konstrukcjach okrętowych. Centrum Techniki Okrętowej 2005