GIÁO TRÌNH hệ thống tàu thủy (ths nguyễn văn võ)

Định nghĩa Hệ thống tàu thủy là một hệ bao gồm các máy, các thiết bị, các đường ống, các van, các bộ phận nối ghép ống, các dụng cụ đo nhiệt độ, tốc độ, áp suất của dòng chảy trong ống

Thạc sĩ Nguyễn Văn Võ

Hệ thống tμu thủy

Dùng cho ngành đóng tàu

đại học hμng hải - năm 2006

Thạc sĩ Nguyễn Văn Võ

Hệ thống tμu thủy

Dùng cho ngành đóng tàu

đại học hμng hải - năm 2006

Chương 1 Khái niệm chung về các hệ thống tμu thủy

1.1 Khái niệm và ý nghĩa của hệ thống

1.1.1 Định nghĩa

Hệ thống tàu thủy là một hệ bao gồm các máy, các thiết bị, các đường ống, các van, các bộ phận nối ghép ống, các dụng cụ đo (nhiệt độ, tốc độ, áp suất) của dòng chảy trong ống, v.v tất cả chúng phải được nối ghép phù hợp với chức năng, công dụng của mỗi hệ thống

1.1.2 Các yếu tố kết cấu của hệ thống

Như định nghĩa, hệ thống tàu là tập hợp các yếu tố:

Các máy: các bơm (bơm thể tích, bơm cánh dẫn, v.v.), các quạt gió, máy thủy lực, máy nén khí, v.v.…

Các đường ống: ống cứng, ống mềm, v.v.…

Các chi tiết nối ống: đai ốc-ống lồng, ống lồng, mặt bích, v.v.…

Các van dùng để đóng mở hoặc hướng dòng chất lỏng trong ống đi theo một phương nào đó

Bể chứa: khoang, két, xitéc, bình, v.v để giữ công chất

Các thiết bị khác (bộ hâm, làm mát, bay hơi, v.v.) phục vụ cho việc làm thay đổi trạng thái của công chất

Các phương tiện điều khiển hệ thống và kiểm tra sự làm việc của nó

Các bộ phận như trên tạo thành hệ thống tàu gọi là các yếu tố kết cấu của hệ thống

Trong mỗi hệ thống cụ thể, có thể chỉ có một vài máy móc, thiết bị đã kể trên

Điều này phụ thuộc vào tính năng của hệ thống và đặc điểm của chức năng mà nó thực hiện

1.1.3.ý nghĩa của hệ thống

Trên mỗi một con tàu thường được trang bị các hệ thống khác nhau nhằm đảm bảo tính hàng hải, tính an toàn cho nó Ngoài ra hệ thống còn phục vụ cho việc chuyên chở, vận chuyển, bảo quản hàng hoá trên tàu và phục vụ cho các nhu cầu sinh hoạt của hành khách, thuyền viên Vì vậy để nâng cao hiệu suất và tính kinh tế của hệ thống thì mỗi hệ thống cần phải được cơ giới hoá, tự động hoá và điều khiển từ xa

1.2 Phân loại và các yêu cầu đối với các

hệ thống tàu thủy

Các hệ thống tàu thủy thường được phân loại hoặc là theo công chất chuyển động trong đường ống, hoặc theo vai trò, chức năng mà nó đảm nhiệm

1.2.1 Phân loại theo công chất lưu chuyển hệ thống

Theo loại công chất lưu chuyển trong ống, các hệ thống được chia ra thành hệ thống ống dẫn: nước (nước ngọt, nước mặn, nước nóng, nước lạnh), ống dẫn hơi, ống khí, ống gas và ống dẫn dầu

ưu điểm của sự phân loại này là, thuận tiện cho việc tính toán thủy lực đường ống,

nó phụ thuộc chủ yếu vào loại công chất mà hệ thống vận chuyển và chế độ dòng chảy

Nhược điểm, kiểu phân loại như trên sẽ không thuận tiện cho việc nghiên cứu hệ thống, vì đôi khi ở một hệ thống này hay ở hệ thống khác người ta sử dụng cả các

đường ống nước, hơi, khí, v.v Ví dụ hệ thống điều hoà không khí bao gồm cả ống hơi, ống nước mặn và ống không khí

1.2.2 Phân loại theo chức năng và công dụng của hệ thống

Theo chức năng và công dụng mà nó đảm nhiệm, hệ thống tàu thủy được chia thành các nhóm:

Hệ thống hầm tàu

Hệ thống phòng, phát hiện và chữa cháy

Hệ thống vệ sinh và chất thải

Hệ thống vi khí hậu nhân tạo và hệ thống chuyên dụng trên tàu dầu

ưu điểm của phương pháp phân loại này là, nó thuận tiện cho việc phân biệt, so sánh giữa các hệ thống về kết cấu và đặc điểm làm việc

1.2.3 Các yêu cầu đối với hệ thống tàu thủy

Mặc dù có sự đa dạng về hình thức kết cấu, nguyên lý hoạt động cũng như chức năng, công dụng của nó, các hệ thống tàu thủy vẫn có những yêu cầu chung đối với chúng Những yêu cầu chung đó là:

Các hệ thống nhất thiết phải đơn giản, dễ sử dụng, làm việc tin cậy trong mọi điều kiện khai thác bình thường của tàu cũng như khi tàu nghiêng, chúi, hoặc ngay cả khi gặp tai nạn

Khi thiết kế, chế tạo hệ thống phải dựa vào các tiêu chuẩn hoá để lựa chọn các yếu

tố kết cấu của hệ thống, cũng như các đặc trưng của dòng chảy (nhiệt độ, tốc độ, áp suất, v.v.) để đảm bảo tính lắp lẫn khi sửa chữa, thay thế

Để chế tạo hệ thống cần phải chọn các vật liệu đủ bền, có tính chống gỉ, chống xâm thực cao, chịu mài mòn, chịu được nhiệt độ, áp suất, tốc độ cao trong điều kiện khai thác lâu dài của một dòng chất lỏng nhất định chuyển động trong hệ thống

Bố trí hệ thống phải gọn nhẹ, kích thước phải là tối thiểu, không chiếm nhiều diện tích, thể tích khoang, khối lượng phải không lớn Đồng thời phải đảm bảo tính thẩm

mỹ cho con tàu, việc khai thác, sửa chữa, thay thế phải thuận tiện, lắp đặt đường ống với số chỗ uốn cong là tối thiểu, lắp đặt thiết bị điều khiển chỉ cần thiết ở những chỗ thực

Việc bố trí hệ thống phải ảnh hưởng không nhiều đến khả năng làm hàng và phải loại bỏ được những hư hỏng về mặt cơ học của chúng trong khi làm hàng của tàu

Sự làm việc của hệ thống phải đảm bảo không làm ô nhiễm môi trường vùng biển, vùng bến mà tàu neo đậu do nước có chứa cặn dầu và các chất có hại khác

Các thiết bị máy móc của hệ thống phải có tính kinh tế

Ngoài ra, đối với mỗi hệ thống riêng, do đặc điểm làm việc của chúng còn có những yêu cầu riêng, được nói ở các chương sau

Chương 2 các yếu tố kết cấu của hệ thống

Ký hiệu: Φ hoặc Dy (cho đường ống chính), dy (cho đường ống nhánh)

Đơn vị: mm.

áp suất danh nghĩa của đường ống là áp suất mà đường ống chịu được trong điều kiện khai thác lâu dài tại một nhiệt độ nhất định, của một dòng chất lỏng nhất định di chuyển trong đường ống

Vật liệu chế tạo ống thường là thép các bon, thép hợp kim, hợp kim đồng, hợp kim nhôm, nhựa hoặc vải tẩm cao su, v.v.…

Đối với đường ống nước, ống thép tráng kẽm được sử dụng rộng rãi do chúng có tính chống gỉ cao hơn thép thông thường Trên các tàu cánh ngầm, các xuồng hoặc trên các tàu vỏ hợp kim nhôm, để giảm khối lượng, người ta dùng ống hợp kim nhôm ống làm bằng vật liệu đồng hoặc hợp kim đồng sử dụng cho các đường ống dẫn

freon đường kính tới 20 mm của hệ thống làm lạnh

Các ống thép lót bên trong bằng polyetylen và ống polyetylen cũng được sử dụng trong hệ thống ống lót polyetylen sử dụng khi nhiệt độ công chất không quá 750 C và

áp suất đến 16 kG/cm 2, còn ống polyetylen sử dụng khi nhiệt độ công chất không quá

500 C và áp suất đến 10 kG/cm 2

Các ống hợp kim được sử dụng trong hệ thống không khí nén, có lớp ngoài là lớp thép, lớp trong được tráng đồng đỏ Còn trong một vài hệ thống (ví dụ: hệ thống chất thải) còn dùng ống thép có bọc lớp bakêlít

Trong đóng tàu, để giảm số lượng kích thước ống, ngoài tiêu chuẩn quốc gia, người ta còn đưa ra các tiêu chuẩn ngành Điều đó cho phép hạ giá thành khi chế tạo, sửa chữa hệ thống

2.1.3 Tính toán đường ống

Ngoài các tiêu chuẩn qui định kích thước và yêu cầu kỹ thuật đối với ống, còn có các tiêu chuẩn xác định lưu lượng, áp suất danh nghĩa, áp suất làm việc, áp suất thử của ống, thiết bị và các bộ phận nối ống

Khi biết Dy và chiều dày thành ống, người ta chọn theo tiêu chuẩn đường kính ngoài của nó Khi lựa chọn kích thước ống, sao cho đường kính Dy sai khác với đường kính trong ít nhất Sai khác giữa chúng không quá10%

Chiều dày thành ống xác định từ tính toán sức bền ống, đối với ống kim loại thì chiều dày đó xác định như sau:

c p ] [

200

p d s

K

+ σ ϕ

= ,mm (2.1)

ở đây: p - áp suất tính toán, kG/cm 2 , nó phụ thuộc vào áp suất làm việc pp trong ống

và nó được lấy tương ứng theo Qui phạm, đối với đường ống hút bằng 1,25.pp

nhưng không nhỏ hơn 2 kG/cm 2, còn đối với ống đẩy bằng pp nhưng không nhỏ

10 kG/cm 2

dH - đường kính ngoài của ống, mm

ϕ - hệ số bền của mối hàn điện, bằng 0,9 - đối với các ống thép, chế tạo bằng phương pháp điện trở, (đối với ống không có mối hàn ϕ = 1)

[σ]K - ứng suất kéo cho phép, kG/mm 2, lấy đối với ống làm bằng thép các bon khi nhiệt độ công chất đến 3000 C bằng 7,6 kG/mm 2 (thép CT10) và 9,16 kG/mm 2 (thép 20) Đối với ống đồng hoặc hợp kim nhẹ, [σ]K được lấy theo Qui

phạm

c - giá trị hiệu chỉnh cho chiều dày tính toán, tính đến sơ suất có hại khi chế

tạo ống, được lấy bằng 2 mm cho ống cán nóng và hàn; 1,5 mm - cho ống kéo

và cán nguội; 1 mm - cho ống đồng và (0,7 ữ 1,4) mm - cho ống hợp kim có

lớp bọc lót

Chiều dày thành ống tính theo công thức (1) phải làm tròn đến kích thước lớn hơn gần nhất tương ứng với tiêu chuẩn của ống Cho phép lấy chiều dày nhỏ hơn gần nhất, nếu nó khác với giá trị tính toán không quá 3%

Chiều dày thành ống tối thiểu của ống polyetylen (tỷ trọng nhỏ) có áp lực cao, xác định theo công thức sau:

T KT

H T min

p

2

d p s

+ σ

= ,cm (2.2)

ở đây: pT - áp suất thử thủy lực, kG /cm 2, lấy theo tiêu chuẩn của Qui phạm

σKT - ứng suất kiểm tra lấy đối với polyetylen (tỷ trọng nhỏ) bằng 70 kG/cm 2

dH - đường kính ngoài của ống, cm

áp suất danh nghĩa dùng làm chuẩn để chọn áp suất làm việc, mà nó là áp suất lớn nhất của môi chất chuyển dịch trong ống ở nhiệt độ làm việc thực tế áp suất mà ống phải chịu đựng khi thử gọi là áp suất thử áp suất danh nghĩa, áp suất làm việc và

áp suất thử được qui định bởi Qui phạm

2.2 Các chi tiết nối ống

Khi lắp ráp các đường ống trên tàu, phải nối các đoạn ống với nhau và với cả thiết

bị, máy móc và các trang thiết bị khác Để làm điều đó, người ta sử dụng các chi tiết nối, chúng được gọi là các chi tiết nối ống hay thiết bị nối ống

Mối nối các ống có thể tháo được và không tháo được Loại tháo được có: nối bằng mặt bích, nối bằng đai ốc - ống lồng, nối bằng ống lồng cứng, nối bằng ống lồng mềm Loại không tháo được có: hàn, gắn keo.…

Trong hệ thống tàu thủy, chủ yếu người ta dùng mối nối tháo được Nó cho phép tháo dỡ và tháo lắp đường ống trong thời gian vận hành và khi sửa chữa Nối không tháo được chỉ dùng ở những phần của đường ống mà nằm ở những chỗ khó tới hoặc không yêu cầu tháo dỡ trong những điều kiện bình thường của hệ thống

2.2.1 Nối bằng mặt bích

Nối bằng mặt bích được sử dụng rộng rãi nhất trong hệ thống tàu thủy Nó được

sử dụng cho các ống có đường kính danh nghĩa Dy≥ 20 mm Mối nối bằng mặt bích

có nhiều kiểu kết cấu khác nhau Các kiểu mặt bích cho đường ống tàu thủy, được qui

Các mặt bích phẳng bằng thép hàn (hình 1.a) có kết cấu đơn giản, làm việc tin

cậy, thường dùng cho ống có áp suất danh nghĩa tới 16 kG/cm 2, đường kính danh nghĩa Dy từ 20 đến 500 mm

Các mặt bích tự do (hình 2.1, b), khác với kiểu hàn ở chỗ nó có thể quay tự do trên ống để làm các lỗ khoét trùng nhau khi lắp bu lông, làm giảm nhẹ quá trình lắp ráp ống

Các mặt bích tự do trên đầu mút ống bằng thép hàn có áp suất danh nghĩa đến 10

kG/cm 2 và Dytừ 20 đến 500 mm

Các mặt bích tự do trên ống gấp mép có áp suất danh nghĩa đến 10 kG/cm 2 và Dy

từ 20 đến 150 mm, (khi py = 6, kG/cm 2 cho phép Dy tới 350 mm) Các mặt bích tự do

trên ống gấp mép bằng hợp kim nhôm khi py = 6 kG/cm 2 và 10 kG/cm 2 cho đường ống

có Dy tương ứng từ 20 ữ 100 mm và 20 ữ 50 mm Mặt bích trên ống đồng gấp mép

cho py tới 10 kG/cm 2 và Dy từ 20 ữ 150 mm, (khi py = 6 kG/cm 2 cho phép Dy tới 350

mm) đối với các ống thép và đồng các bích thường được chế tạo bằng thép, còn đối

với ống bằng hợp kim nhôm các bích thường chế tạo từ hợp kim nhôm

Các mặt bích cũng có thể gắn chặt với ống nhờ ăn khớp ren Trong trường hợp này bích có ren trong ăn khớp với ren ngoài của ống tại đầu ống Các bích này dùng cho các đường ống gas

Để nối các ống polietilen, người ta dùng các mặt bích tự do làm bằng tectolist hoặc chất dẻo vinil

Để đảm bảo độ kín khít của mối nối, giữa bề mặt tiếp xúc của các mặt bích, người

ta lắp gioăng Chất lượng làm kín của các bích phụ thuộc vào sự cạo rà mặt bích, vật liệu gioăng, tính chính xác khi lắp ráp và độ đều khi xiết Vật liệu gioăng được chọn dựa theo loại và thông số của công chất chảy trong ống (hình.1.d), còn ngay trên bề mặt mặt bích kim loại người ta tiện các rãnh tròn (2 hoặc 3 rãnh) với chiều sâu không

quá 1 mm

2.2.2 Nối bằng đai ốc - ống lồng

Mối nối này thường sử dụng trong đường ống có đường kính danh nghĩa nhỏ, (Dy

= 3 ữ 32 mm) khi áp suất danh nghĩa py đến 100 kG/cm 2 (hình 2.2)

Trong mối nối, ở hai đầu ống người ta tiện ren, đầu một ống tiện ren dài hơn trên

nó có đủ chỗ cho ống lồng và đai ốc hãm, còn trên đầu ống kia - chiều dài ren bằng khoảng một nửa chiều dài ống lồng Các ống được nối bằng cách vặn ống lồng từ đầu ống có ren dài sang đầu kia của ống đến hết ren

Để đảm bảo độ kín cần thiết, người ta quấn quanh ren của ống sợi gai hoặc lanh hoặc cao su non và ép ốc hãm

2.3 Phụ tùng, thiết bị của hệ thống

Để cho mỗi hệ thống trên tàu có thể hoàn thành nhiệm vụ của mình, trên đường ống của nó ta đặt các phụ tùng, thiết bị, nhờ nó thực hiện việc khởi động hệ thống, mở

và đóng các bộ phận riêng biệt của đường ống, thay đổi chế độ làm việc của hệ thống,

điều chỉnh áp suất công chất chảy trong ống.…

2.3.1 Phân loại phụ tùng, thiết bị

Phụ tùng, thiết bị của hệ thống có nhiều cách phân loại như: phân loại theo tính năng công dụng của phụ tùng, thiết bị; phân loại theo phương pháp dẫn động của phụ tùng, thiết bị, theo phương pháp chế tạo, v.v

…

2.3.1.1 Phân loại theo công dụng, tính năng của thiết bị

Trường hợp này, phụ tùng, thiết bị của hệ thống tàu được phân thành các kiểu sau: Thiết bị chặn - chuyển: các van, van chêm (ngăn kéo), khoá vòi, hộp van, v.v.… Thiết bị an toàn: các van an toàn, lưới vào, phin lọc, v.v.…

Thiết bị cho môi chất qua chỉ theo 1 chiều: các van một chiều, van chặn một chiều, van dẫn hướng, v.v.…

Thiết bị điều chỉnh: các van tăng, giảm áp, van bướm, tay máy, v.v.…

Thiết bị đặc biệt: van thông biển, vòi chữa cháy, van chêm đáy, v.v

…

2.3.1.2 Phân loại theo phương pháp chế tạo

Theo phương pháp này, có thiết bị đúc, thiết bị hàn và thiết bị rèn

Thiết bị của hệ thống tàu thường được làm từ gang, thép và hợp kim màu (đồng thanh các loại, đồng thau)

Đối với thiết bị làm việc trong nước biển, người ta hay dùng đồng thanh nhôm mangan mác

Những chi tiết riêng (đĩa, đế) của thiết bị bằng thép, gang được chế tạo từ hợp kim màu

Các thiết bị bằng chất dẻo đã được sử dụng, bởi nó nhẹ hơn thiết bị bằng kim loại

và có thể làm việc trong môi trường ăn mòn

Vị trí của đĩa van trong thân van được kiểm soát nhờ cái chỉ báo hành trình chuyển dịch giữa vạch chuẩn 0 và 3, nó tương ứng với việc mở và đóng hoàn toàn của van

Các van luôn được lắp trong các đường ống sao cho áp suất bên trong của chất lỏng trong ống tác động vào mặt dưới của đĩa Trường hợp này độ kín của vòng bít

được bảo đảm khi van đóng

2.3.2.2 Van an toàn

Để đề phòng áp suất trong đường ống tăng cao hơn áp suất qui ước, trên các hệ thống riêng, người ta đặt van an toàn làm việc tự động, bình thường van ở chế độ thường đóng Chỉ khi, vì nguyên nhân nào đó, áp suất trong ống cao hơn áp suất qui

ước, van mở và cho một lượng chất lỏng nào đó đi từ vùng có áp suất cao đến vùng có

áp suất hơn (ví dụ: vào khí quyển) Sau khi một phần chất lỏng từ ống ra và áp suất trong đó hạ đến áp suất qui ước thì van đóng lại Van như vậy giữ đường ống không

bị phá hủy khi có sự tăng áp suất ngẫu nhiên cao hơn cho phép Van an toàn để điều chỉnh đến áp suất nhất định được kẹp chì

Khả năng cho đi qua của van an toàn phải làm sao cho áp suất trong ống không thể vượt quá 1, 2 lần áp suất làm việc

Hình 2.5 Van chặn - chuyển

a- van thẳng; b - van chêm (ngăn kéo); c - van ba ngả

Để đề phòng các vật lạ (các mẩu sờn, mòn, v.v.) lọt vào máy móc và các thiết bị trên đường ống, ở đầu hút các ống người ta đặt các lưới hút hoặc chắn rác Trong vài

hệ thống, để làm sạch môi chất công tác, người ta dùng phin lọc

2.3.2.3 Van một chiều

Trong các đường ống của các hệ thống mà ở đó cần đảm bảo chuyển động của chất lỏng chỉ theo một hướng đã cho và đồng thời ngăn ngừa chuyển động của nó

theo hướng ngược lại, người ta lắp các van một chiều, van chặn một chiều, van dẫn hướng, v.v

2.3.2.4 Van điều chỉnh (van giảm áp, van bướm tay máy)

Các van điều chỉnh phục vụ việc điều chỉnh hướng dòng chảy hay áp suất làm

việc của môi chất, gồm van giảm áp, van bướm, v.v

2.4 Dẫn động các thiết bị

Sự điều khiển thiết bị chặn - chuyển, nằm ở những chỗ có thể đến được, được tiến hành nhờ tay quay và vô lăng có ở trên thiết bị Để điều khiển những thiết bị ở những chỗ không thể đến được, người ta sử dụng cơ cấu dẫn động Nó được lắp ở chỗ thuận tiện cho việc vận hành

Các bộ dẫn động được dùng khi vị trí điều khiển thiết bị nằm ở xa nó (điều khiển

từ xa)

Liên quan đến những điều nói trên, cơ cấu dẫn động được chia ra là: dẫn động tại chỗ và điều khiển từ xa Bộ điều khiển tại chỗ được thực hiện bằng tay, còn từ xa - bằng tay và cơ khí hoá hoặc điện khí hoá hoặc đường ống khí nén

Cơ cấu điều khiển từ xa là: truyền động bằng trục, bằng khí nén thủy lực và điện, còn tại chỗ - bằng trục

Bộ truyền phải đáp ứng được những yêu cầu cơ bản sau:

Bảo đảm kiểm soát được sự đóng và mở của thiết bị

Loại bỏ khả năng tự động đóng mở của thiết bị không theo ý muốn của người

điều khiển

Trong trường hợp cần thiết, cho phép sử dụng phương tiện điều khiển dự phòng Các chi tiết của nó phải không phá hỏng tính chống thấm của các mặt lát bọc lót trên tàu, mà chúng đi qua

Người ta dùng các ống có đường kính ngoài từ 15 ữ 45 mm làm trục Sơ đồ cơ cấu dẫn

động trục được cho trong hình 2.6

Hình 2.7 Dẫn động van từ xa

a - dẫn động bằng khí nén; b - dẫn động bằng thủy lực

2.4.2 Dẫn động bằng khí nén

Van với cơ cấu dẫn động khí nén được mô tả ở hình 2.7, a Khi cấp khí nén qua

ống 7 vào khoang trên của xy lanh 8, piston 4 chuyển dịch xuống và nhờ cần 3 nó ép

đĩa 1 của van khi thắng được sức căng của lò xo Để đóng van, người ta xả khí ra, khi

đó đĩa, dưới tác dụng của lò xo, được nâng lên và vòng làm kín 2 được đặt lên đế, khi

đó piston trở về vị trí bên trên

Để mở van bằng tay, dùng vô lăng 5, khi nó quay theo chiều kim đồng hồ, trục 6 chuyển dịch xuống và mở van

Theo nguyên tắc thì các hệ thống dẫn động bằng khí không có nguồn khí nén riêng mà người ta sử dụng nó từ hệ thống không khí nén trên tàu hoặc trực tiếp từ

đường ống chính hoặc từ bình đã chứa đầy khí

2.4.3 Dẫn động bằng thủy lực

Trên hình 2.7, b chỉ ra van chêm với cơ cấu dẫn động bằng thủy lực Xy lanh thuỷ

lực 8 được đặt trong thân van 1 Trong xy lanh có piston 5 chuyển dịch, nó nối với đĩa chêm bằng cần 10 Lối của cần vào thân van chêm và vào xy lanh thuỷ lực được làm kín bằng các vòng bít 2 và 3 Để mở van chêm, dầu được đưa vào khoang dưới của xy lanh theo đường 9 Để đóng nó, dầu theo đường 6 được đưa vào khoang trên của xy lanh Lỗ 4 và 7 để đưa khí ra khi hệ thống được dầu điền đầy

Dầu được cấp vào xy lanh thuỷ lực theo các ống qua bộ phận phân phối đặc biệt (ngăn kéo), dầu đến đó từ ống góp nhờ bơm

Van chêm kiểu hình 2.7, b được đặt ở một số tàu dầu chạy biển điều khiển nó

được thực hiện từ vị trí điều khiển công việc làm hàng

2.4.3 Dẫn động bằng thủy lực

Trên hình 2.7, b chỉ ra van chêm với cơ cấu dẫn động bằng thủy lực Xy lanh thuỷ

lực 8 được đặt trong thân van 1 Trong xy lanh có piston 5 chuyển dịch, nó nối với đĩa chêm bằng cần 10 Lối của cần vào thân van chêm và vào xy lanh thuỷ lực được làm kín bằng các vòng bít 2 và 3 Để mở van chêm, dầu được đưa vào khoang dưới của xy lanh theo đường 9 Để đóng nó, dầu theo đường 6 được đưa vào khoang trên của xy lanh Lỗ 4 và 7 để đưa khí ra khi hệ thống được dầu điền đầy

Dầu được cấp vào xy lanh thuỷ lực theo các ống qua bộ phận phân phối đặc biệt (ngăn kéo), dầu đến đó từ ống góp nhờ bơm

Van chêm kiểu hình 2.7, b được đặt ở một số tàu dầu chạy biển điều khiển nó

được thực hiện từ vị trí điều khiển công việc làm hàng

2.5 Các máy móc của hệ thống tàu thuỷ

Trong hàng loạt các yếu tố, chi tiết kết cấu tạo thành hệ thống tàu thuỷ, các máy (các bơm, các quạt gió, các máy nén khí, v.v.) chiếm một vị trí quan trọng Đặc biệt

là bơm được sử dụng rộng rãi, chúng được sử dụng trong các hệ thống có chất lỏng chảy qua Các quạt gió được dùng trong các hệ thống thông gió và điều hoà không khí, còn các máy nén khí - trong các hệ thống làm lạnh và điều khiển đẩy chất thải ra ngoài tàu

Chúng ta sẽ nghiên cứu những đặc điểm cơ bản và cấu tạo chung của các bơm và các quạt gió

2.5.1 Phân loại bơm thuỷ lực

Những cơ cấu này, hay chính xác hơn là các máy, chuyển cơ năng của động cơ dẫn động thành cơ năng của chất lỏng chuyển dịch Dựa vào nguyên lý hoạt động, các bơm được chia thành ba nhóm: bơm thể tích, bơm kiểu cánh và bơm kiểu phụt

Bơm thể tích có: bơm piston và rôto (bánh vít, trục vít) Chúng hoạt động theo nguyên tắc thay thế (chuyển vị)

Bơm kiểu cánh gồm: bơm ly tâm, bơm hướng trục và bơm xoáy Nguyên tắc hoạt

động của các bơm này dựa trên lực tương tác của cánh bơm với dòng chất lỏng chảy qua nó

Bơm kiểu phụt, thuộc nhóm hoàn toàn riêng biệt đối với nó thì định nghĩa bơm như là máy biến cơ năng của động cơ thành năng lượng của chất lỏng không được thích hợp Nguyên tắc hoạt động của bơm kiểu phụt là, dựa vào việc sử dụng động năng của dòng công chất, được đưa đến nó để bơm chuyển chất lỏng

2.5.2 Các thông số kỹ thuật cơ bản của bơm thuỷ lực

Đặc trưng cơ bản của bơm thủy lực hay những thông số kỹ thuật của nó là những thông số biểu thị khả năng làm việc của bơm bất kỳ Các thông số chủ yếu là: lưu lượng Q, cột áp H, công suất N, hiệu suất η và cột áp hút cho phép của bơm [ HCK]

Đơn vị tính lưu lượng trọng lượng: N/s hoặc daN/s, v.v.…

Lưu lượng bơm được xác định nhờ thiết bị đo tức thời lắp trên đầu ống đẩy, ống

Verturi, tấm chắn Giả sử ta có vận tốc dòng chảy qua ống là v, m/s, diện tích tiết diện ngang của ống là F, m 2, thì lưu lượng Q được tính theo công thức:

Q =v.F , m 3 /s hoặc Q =3600.v.F , m 3 /g (2.3)Phương pháp này chỉ xác định được lưu lượng trung bình của bơm trong một đơn

v p

2 1 1

γ

= (2.4)

z g 2

v p

2 2 2

vvppEE

2 2 2 1 1 2 1

Nếu hai tiết diện là rất gần nhau thì ít nhất chất lỏng phải cần một phần năng lượng để thắng áp lực thuỷ tĩnh, tức ΔE > 0, do đó nếu không cấp thêm năng lượng cho bơm thì ΔE < 0, là do một phần năng lượng bị tiêu tốn để thắng sức cản thủy lực trong ống Do đó để chất lỏng chuyển động được từ bể hút lên bể đẩy, thì phần năng lượng do bơm cung cấp phải thắng được áp lực thủy tĩnh và tổn thất thủy lực trong

ống Nếu gọi tổn thất thủy lực trong đường ống là h thì tổn thất năng lượng viết dưới

dạng đầy đủ là (ΔE + h) và phương trình năng lượng dạng tổng quát là:

) z z ( g 2

v v p p h

2 1 2 2 1

γ

ư

= +

Δ , (2.7)

2 Cột áp của bơm

Định nghĩa: cột áp của bơm là phần năng lượng mà bơm cần cung cấp cho một

đơn vị khối lượng chất lỏng để nó chuyển động được từ vị trí này đến vị trí khác

Ký hiệu: H

Đơn vị: mét cột nước (m c n).

Theo định nghĩa trên, thì cột áp của bơm là độ chênh năng lượng riêng (tính cho

đơn vị) của chất lỏng khi ra khỏi bơm và khi vào bơm Cột áp, như giá trị năng lượng

có liênquan đến đơn vịkhối lượng, có thứ nguyên tuyến tính (kg.m/kg = m).

Thiết lập công thức tính cột áp H: xét bơm làm việc theo sơ đồ như hình 2.8,

trong đó: z h- khoảng cách thẳng đứng từ cửa vào của bơm đến mặt thoáng bể hút, gọi

là chiều cao hút

z đ - khoảng cách thẳng đứng từ mặt thoáng bể đẩy đén cửa ra của bơm, gọi

là chiều cao đẩy

Hình 2.8 Sơ đồ làm việc của bơm

Thiết lập công thức tính cột áp H: xét bơm làm việc theo sơ đồ như hình 2.8,

trong đó: z h- khoảng cách thẳng đứng từ cửa vào của bơm đến mặt thoáng bể hút, gọi

là chiều cao hút

z đ - khoảng cách thẳng đứng từ mặt thoáng bể đẩy đén cửa ra của bơm, gọi

là chiều cao đẩy

y - độ chênh cao độ giữa cửa ra và cửa vào của bơm

z = z h + y + z đ - gọi là chiều cao dâng

v 0 , v 1 , v 2 , v 3 và p 0 , p 1 , p 2 , p 3 là vận tốc và áp suất của dòng chất lỏng tương ứng ở mặt thoáng bể hút, cửa vào, cửa ra của bơm và mặt thoáng bể đẩy

Để tính cột áp của bơm ta đi khảo sát phương trình năng lượng của dòng chất lỏng khi đi vào và đi ra khỏi bơm

Năng lượng của dòng chất lỏng tại cửa vào của bơm là:

z g 2

v p

2 1 1

γ

= (2.8) Năng lượng của dòng chất lỏng tại cửa ra của bơm là:

y z g 2

v p

2 2 2

γ

= (2.9) Theo định nghĩa, ta có cột áp của bơm là:

y g 2

v v p p E E H

2 1 2 2 1 2 h

zđ, y và z Ta biết rằng, khi bơm làm việc ổn định thì cột áp của bơm phải bằng cột áp của hệ thống, tức bằng độ chênh năng lượng giữa cửa ra và cửa vào của hệ thống Gọi E0, E3 là năng lượng của dòng chất lỏng tại cửa vào và cửa ra của hệ thống, ta có:

g 2

v p E

2 0 0

γ

g 2

v p E

2 3 3

γ

= , (2.12) Gọi tổn thất cột áp (tổn thất năng lượng) trên các đoạn ống hút và các đoạn ống

đẩy là Σhh và Σhđ , thì ta có quan hệ năng lượng giữa cửa vào, cửa ra của bơm với năng lượng cửa vào, cửa ra của hệ thống là, Eh = E0 - Σhh và Eđ = E3 - Σhđ

Do đó, cột áp của bơm là: H = Eđ - Eh = E3 - E0 + Σhh + Σhđ hay:

g 2

v v ( ) p p z (

2 0 2 3 0

γ

ư +

Nếu gọi Ht là thành phần cột áp tiêu phí để khắc phục độ chênh áp tĩnh giữa cửa vào, cửa ra của hệ thống và đưa chất lỏng từ bể hút lên bể đẩy, thì nó đặc trưng cho thế năng của dòng chất lỏng tại bể đẩy, gọi là cột áp tĩnh

Nếu gọi Hđ là thành phần cột áp tiêu phí để khắc phục sự chênh tốc giữa cửa vào, cửa ra của hệ thống và để thắng được sức cản thủy lực trong đường ống, thì nó đặc trưng cho động năng của dòng chất lỏng, gọi là cột áp động

Khi đó, ta có: H (z p3 p0)

ư+

2 0 2 3

g 2

v v

H = ư + Σ + Σ , m.c.n

2.5.3 Công suất và hiệu suất của bơm

Công suất yêu cầu của bơm là năng lượng mà bơm nhận được từ động cơ trong

một đơn vị thời gian, còn gọi là công suất trên trục của bơm Ký hiệu: N

Công suất thủy lực hay công suất có ích của bơm là phần năng lượng mà chất

lỏng nhận được từ bơm trong một đơn vị thời gian Ký hiệu: Ntl

Khi bơm làm việc, một phần năng lượng tiêu tốn trong bơm ở dạng tổn thất, như

ma sát giữa trục bơm với thân bơm,…Nếu trừ từ công suất tiêu thụ N đi tất cả các tổn thất ΔN trong bơm, thì ta có quan hệ giữa công suất có ích và công suất yêu cầu là:

, cv =

102

H.Q.γ

, kw (2.14) trong đó: G - là lưu lượng khối lượng của bơm, kg/s

Q - là lưu lượng thể tích của bơm, m 3 /s

H - là cột áp của bơm, m.c.n

γ - khối lượng riêng của chất lỏng, kg/m 3

Hiệu suất của bơm là tỷ số giữa công suất có ích và công suất yêu cầu của bơm

Ký hiệu: η

Hiệu suất η của bơm đặc trưng cho tổn thất năng lượng trong bơm, ta có:

100 N

=

.75

H.Q.N

η

γ.102

H.Q

, kw (2.16)

2.5.4 Cột áp hút cho phép của bơm (hay vị trí đặt bơm tối đa)

2.5.4.1 Cột áp hút

Bất kỳ một loại bơm khi làm việc cũng có hai quá trình, quá trình hút và quá trình

đẩy Khả năng làm việc của bơm không chỉ phụ thuộc vào quá trình đẩy mà còn phụ thuộc vào quá trình hút của nó

Trong quá trình hút chất lỏng, bánh công tác của bơm phải tạo nên độ chênh áp giữa cửa vào của bơm và áp suất mặt thoáng bể hút độ chênh áp này được gọi là cột

áp hút của bơm, nhờ cột áp này mà chất lỏng mới chảy được từ bể hút vào bơm

Do đó, cột áp hút của bơm là:

γ

ư

= 0 1 h

pp

H , m.c.n (2.17)

Mặt khác, phương trình Béc-nu-li viết cho dòng chất lỏng chảy từ bể hút đến cửa vào của bơm là:

h h

2 1 1 2 0

g 2

v p g 2

v p

Σ + + + γ

= +

γ (2.18)

Từ đó ta có:

2 0 2 1 1 0

g 2

v v p p

2 1

g 2

v

H = + + Σ , m.c.n (2.20)

Từ công thức trên ta thấy, cột áp hút của bơm phải đủ để khắc phục được chiều cao hút, khắc phục được tổn thất thủy lực trong đoạn ống hút và tạo nên động năng cần thiết để dòng chất lỏng chảy từ bể hút đến bơm

Cột áp hút của bơm phụ thuộc vào trị số áp suất trên mặt thoáng của bể hút, mà áp suất này thường có giá trị nhất định Nếu p0 = pa (áp suất khí quyển), thì khả năng hút tối đa của bơm ứng với p1 = 0 là: Hh = Hck = 9,81 m.c.n Do đó điều kiện làm việc

được của bơm là:

h h

2 1

g 2

v

H = + + Σ ≤ Hck, m.c.n (2.21) Thực tế cột áp hút của bơm không bao giờ đạt được 9,81 m.c.n, bởi vì khi áp suất

p1 tại cửa vào của bơm nhỏ tới một giá trị nào đó, bằng áp suất pd của hơi bão hòa của chất lỏng, thì hiện tượng xâm thực trong bơm xảy ra Để tránh hiện tượng này, người

ta qui định cột áp chân không cho phép [ H ]ck ứng với từng loại bơm và được ghi vào

hồ sơ kỹ thuật của bơm Khi đó điều kiện đầy đủ để bơm làm việc được là:

h h

2 1

g 2

v

H = + + Σ ≤ [H]ck, m.c.n (2.22)

2.5.4.2 Chiều cao hút cho phép của bơm (hay vị trí đặt bơm tối đa)

Từ phương trình trên, ta thấy chiều cao hút của bơm thoả mãn:

) h g 2

v ( ] H [

2 1 ck

h ≤ ư + Σ , m (2.23)

Do đó, chiều cao hút cho phép của bơm là:

), h g 2

v ( ] H [ ] z

2 1 ck

h = ư + Σ m (2.24)

Công thức trên dùng để xác định chiều cao hút cho phép khi biết cột áp chân không cho phép của bơm [H]ck

Trong trường hợp không có [H] ck trong hồ sơ kỹ thuật của bơm, ta cũng có thể

xác định được chiều cao hút cho phép của bơm theo điều kiện không xảy ra xâm thực Như đã biết, áp suất tại cửa vào của bơm phải lớn hơn áp suất của hơi bão hòa của chất lỏng (p1 > pd), ứng với một nhiệt độ làm việc nhất định nào đó thì mới tránh được hiện tượng xâm thực trong bơm Từ đó ta có phương trình:

h p g 2

v

p1 12 d

Δ + γ

≥ +

γ , (2.25) Mặt khác, từ phương trình liên tục Béc-nu-li viết cho dòng chất lỏng chảy từ mặt thoáng bể hút đến cửa vào của bơm là:

h h

2 1

g 2

v p

Σ + + +

ap

Do đó, chiều cao hút cho phép của bơm là:

p(

p]z

γ

ưγ

= ,m (2.27)

ở công thức trên, Δh - cột áp dự trữ chông xâm thực được xác định theo công thức kinh nghiệm của Rút-đơ-nhép, như sau:

,)C

Q.n.(

Q - lưu lượng thể tích của bơm, m 3 /s

C - hệ số phụ thuộc vào kiểu kết cấu của bơm, C = 800 ữ 1000

2.5.5 Các kiểu kết cấu của bơm

Có nhiều loại và kết cấu của bơm ở đây chúng ta chỉ xét ngắn gọn các bơm thường được sử dụng trong hệ thống tàu thủy

Bơm piston Trước kia, trong các hệ thống tàu thủy, bơm piston được sử dụng

rộng rãi, do các bơm piston có khả năng tự hút tốt, nhưng có kích thước và khối lượng lớn do tính chất chạy chậm quyết định bởi sự chuyển động không đều của piston Ngoài ra, kết cấu của chúng phức tạp hơn các bơm cánh dẫn nhiều

Trong các hệ thống hiện đại, rất hiếm khi gặp bơm piston Chúng được sử dụng chủ yếu trong các hệ thông lọc của tàu dầu để giải phóng các két khỏi các cặn của hàng

Để hút khô các hầm nhỏ, người ta dùng các bơm piston tay

Bơm ly tâm. Hiện nay trong các hệ thống tàu thủy, người ta hay dùng các bơm ly tâm nhất Khi bánh công tác quay, nó tác dụng lực lên dòng chất lỏng và truyền cơ năng cho chất lỏng Sự tăng áp suất chất lỏng trong bánh được tạo ra chủ yếu là nhờ tác dụng của lực ly tâm

ở bơm ly tâm, cửa vào của chất lỏng vào bánh công tác theo hướng trục, còn cửa

ra - theo hướng kính

Các bơm ly tâm có loại thẳng đứng, có loại nằm ngang Bơm đặt đúng dành được nhiều sự ưu tiên hơn vì nó chiếm ít diện tích

Nhược điểm cơ bản của bơm ly tâm là không có khả năng tự hút, hay còn gọi là

″hút khan″ hoặc hiện tượng ″e″, khi trong đường ống có không khí Cho nên trước khi khởi động bơm ly tâm, bơm và đường ống phải được điền đầy chất lỏng Với mục

đích này bơm được cung cấp một thiết bị tự hút đặc biệt - bơm chân không, dùng để

đẩy không khí khỏi đường ống hút, nhờ nó mà bơm và đường ống được điền đầy chất lỏng Nếu bơm nằm thấp hơn mực chất lỏng trong bể chứa, thì không cần trang bị thiết bị tự hút cho bơm

Bơm chân không, là các bơm hút khô, làm việc trong các hệ thống hút khô

Khi chọn bơm ly tâm cho hệ thống tàu thủy, cần phải biết các đặc tính của nó, là các quan hệ theo đồ thị cột áp H, công suất N và hiệu suất η đối với lưu lưọng Q khi

vận tốc quay của bơm cố định n, vg/ph (hình 2.9) Chúng được xây dựng nhờ thử bơm

trên bệ thử và đưa vào các Catalogue Nếu kết hợp đặc tính của đường ống với đặc tính H = f(Q) của bơm (hình 2.10), thì có thể xác định được chế độ làm việc của bơm

điểm A, giao điểm của đường đặc tính bơm và ống, được gọi là điểm làm việc của bơm Nó chỉ ra rằng, bơm làm việc với đường ống đã cho, sẽ đảm bảo lưu lượng Q1 và cột áp H1 Nếu thay đổi đặc trưng của ống gây ra sự dịch chuyển của điểm A theo

đường đặc tính của bơm, và dĩ nhiên, gây ra thay đổi chế độ làm việc của bơm

Hình 2.9 Đặc tính của bơm ly tâm Hình 2.10 Xác định cột áp làm việc

của bơm

Khi xây dựng đặc tính ống, người ta sử dụng mối quan hệ:

,Q.Kh

HTP = CT + 2TP m.c.n (2.28)

trong đó:

hCT - chiều cao cấp tĩnh, bằng tổng chiều cao hình học và chiều cao áp suất,

chiều cao áp suất có nghĩa là chiều cao ứng với áp suất dư (hộp khí nén,

đường ống cứu hỏa, v.v.)

K - đại lượng không đổi, xác định đối với mỗi đường ống, nó bao gồm các

trị số tính toán không đổi của các công thức xác định tổn thất thủy lực

QTP - lưu lượng chất lỏng qua ống

Tưởng tượng bây giờ, trong ống chất lỏng được cấp không phải bằng 1 bơm mà là

2, chúng được nối với ống song song Khi nối song song thì sẽ bảo đảm cấp nhiều

chất lỏng hơn vào đường ống Chúng ta giả sử rằng, các bơm là như nhau và đặc tính

H = f(Q) của mỗi bơm được mô tả bằng đường cong 1 (hình 2 11, a)

Hình 2.11 Sự phối hợp làm việc của các bơm ly tâm

a - khi làm việc song song; b - khi làm việc nối tiếp

Đặc tính tổng 2 của hai bơm song song nhận được bằng cách cộng lưu lượng của

chúng lại khi các cột áp như nhau (hình 2.11, a) Đem đặc trưng ống 3 so với các đặc

tính này ta sẽ nhận được các điểm làm việc A1 và A2 xác định được lượng chất lỏng

mà bơm vận chuyển trong đưềng ống bằng một và hai bơm làm việc song song

Trong thực tế còn gặp các bơm làm việc nối tiếp Khi mắc nối tiếp, cột áp của bơm nâng cao (hình 2.11, b) Trên hình vẽ, đường cong 1 là đường đặc tính của một bơm, còn đường cong 2 là đặc tính của bơm khác

Đặc tính tổng cộng 3 của hai bơm làm việc nối tiếp nhận được bằng cách cộng cột áp của chúng khi cùng lưu lượng

Giao của đặc tính 3 của các bơm với đặc trưng của đường ống 4 ở điểm A, xác

định chế độ làm việc của hai bơm ly tâm mắc nối tiếp

Bơm xoáy lốc Khi lưu lượng nhỏ và cột áp lớn, người ta dùng bơm xoáy lốc.Hoạt

động của chúng, cũng như của bơm ly tâm, dựa trên cơ sở truyền năng lượng từ cánh bơm cho dòng chất lỏng

Hiệu suất của bơm xoáy lốc thấp hơn bơm ly tâm và không vượt quá 40 ữ 50%

Điều này hạn chế phạm vi sử dụng chúng

Bơm xoáy lốc được sử dụng ở các hệ thống cấp nước

Người ta dùng động cơ điện làm động cơ dẫn động cho các bơm của các hệ thống tàu thủy

Bơm phụt (phun) Bơm phun có loại thuỷ lực và hơi ở bơm phun hơi, công chất

là hơi Trong các hệ thống của tàu hơi nước, người ta dùng hầu như rất ít bơm phun thủy lực

Quạt gió Quạt truyền cho không khí năng lượng cần thiết để nó chuyển dịch

trong đường ống Các thông số cơ bản của quạt bao gồm: lưu lượng Q, cột áp H, công suất tiêu thụ N và hiệu suất η

Khác với bơm, cột áp trong các quạt đo bằng mm cột nước (mm.c.n) Cột nước cao

1 mm tạo ra áp lực bằng 1 kg/m 2

Lưu lượng và cột áp quạt thường được người ta đưa ra xuất phát từ giả thiết rằng, không khí được nạp vào là tiêu chuẩn, tức là không khí, ở nhiệt độ 200 C, trọng lượng

riêng γ =1.2 kg/m 3 , độ ẩm tương đối 50% và áp suất 760 mm.Hg điều này cho phép

so sánh các quạt với nhau, xác định các khả năng sử dụng chúng để làm việc ở các thông số khác nhau của không khí, đánh giá các giá trị của cột áp và lưu lượng

Công suất tiêu thụ của bơm được xác định bằng công thức:

η

=η

=

.270000

H.Q

75.3600

H.Q

η

=

.367200

H.Q

N , kw (2.29) trong đó: Q - tính bằng, m 3 /g; H - tính bằng, mm.c.n

Các quạt có quạt hướng trục và quạt ly tâm Trong các hệ thống tàu thủy, các quạt

ly tâm được sử dụng rộng rãi nhất

2.6 Các dụng cụ đo - kiểm tra và thiết bị

Để kiểm tra trạng thái của môi chất chảy trong đường ống củ các hệ thống tàu, người ta dùng ma-nô-mét, chân không kế và nhiệt kế Ma-nô-mét dùng đo áp suất của môi chất cao hơn áp suất khí quyển, còn chân không kế - dùng đo áp suất môi chất thấp hơn khí quyển Nhiệt kế thủy ngân phục vụ việc đo nhiệt độ môi chất Trên các thang chia của ma-nô-mét và nhiệt kế có vạch đỏ để chỉ các thông số làm việc lớn hơn cho phép

Lượng chất lỏng trong két, bình (xi-téc), hiện nay được đo chủ yếu bằng các ống

đo (còn gọi là thước đo) và cái đo mức chất lỏng ở dạng các cột chỉ báo với thiết bị phao Ngoài ra còn sử dụng thiết bị chỉ báo mức chất lỏng từ xa

Các thước đo đã có số hiệu chuẩn cho dung tích đã cho, gọi là biểu kế (hình 2.12, b) Các ống đo dẫn ra từ chỗ sâu nhất của két theo đường thẳng Đôi khi, bắt buộc nó phải cong, nhưng không cản trở sự di chuyển của thước đo

2.6.2 ống khí

Thường ống đo được gộp với ống không khí, các ống bảo đảm lối ra cho không khí của xi-téc khi đầy và dẫn không khí khí quyển vào khi thải chất lỏng ra ống đo nối với ống không khí, ống này có cửa với lỗ thủng để hạ thước đo vào xi-téc ở phần trên của ống (dưới lớp bọc lót của két), người ta làm các rãnh xẻ dọc nối ra của không khí ống không khí, được đặt cách biệt với lớp lát (trên boong) của két

Để loại trừ khả năng các chất bẩn và nước rơi vào xi-téc, đầu bên ngoài của ống

được uốn cong 1800 (dạng cổ ngỗng) Đôi khi, người ta còn trang bị nắp chụp bảo vệ ống khí được dẫn ra từ điểm cao nhất của két Tổng diện tích của mặt cắt của nó phải không nhỏ hơn diện tích mặt cắt của các ống chất lỏng Trong mọi trường hợp,

đường kính trong của ống không khí không nhỏ hơn 40 mm, còn ống đo - không nhỏ hơn 25 mm

2.6.3 Cột chỉ báo mức nước

Các cột chỉ báo làm việc theo nguyên tắc của các bình thông nhau Cấu tạo của

cột đơn giản nhất đo mực nước được đưa ra trên hình 2.13, a

ống xy lanh trụ thủy tinh 2 đường kính 15 ì 3,5 mm có đầu dưới được lắp ghép và

làm kín trng vỏ đồng thanh 1, còn đầu trên được nối kín với ống nối kim loại 4 ống

được báo vệ bị phá huỷ nhờ vỏ 6 Các đầu của cột được vặn thêm vào vật hàn 5 nằm trên thành két Lượng nước nằm ở trong két được xác định theo thang chia 3 Tách riêng cột và két được thực hiện nhờ có tay quay 8 nằm trong đó

Hình 2.18 Cột chỉ báo mức nước

a - cột chỉ báo hình trụ; b - cột chỉ báo bằng phao

2.6.3.1 Chỉ báo mức nước bằng phao

Trên hình 2.13, b biểu diễn sơ đồ chỉ báo mực chất lỏng bằng phao Khi chiều cao

mức chất lỏng trong xi-téc thay đổi, thì vị trí phao 4 và đối trọng 3 được nối bằng dây cáp mềm, sẽ thay đổi để giảm ma sát, cáp chuyển dịch theo con lăn 1 Bên ngoài của

vỏ xi-téc có thang chia độ với điểm ″không″ ở bên trên và điểm cực đại ở dưới Khi thay đổi mực chấtlỏng thì phao và đối trọng, nối với nó bằng cáp, sẽ chuyển dịch, đối trọng chỉ trên thang chia mức chất lỏng có trong xi-téc

2.6.3.2 Thiết bị chỉ báo chất lỏng từ xa

Các bộ chỉ báo chất lỏng từ xa có nhiều kiểu khác nhau Như dụng cụ YYMEK -

60 (Thiết bị chỉ báo mức chất lỏng bằng điện của tàu), dùng để đo mức nước, nhiên liệu lỏng và dầu, trong các xi-téc và khoang, két của tàu

Cảm biến nằm ngoài xi-téc trong ống đặc biệt với mặt bích ở mức được chấp nhận qui ước là ″không″ đối với xi-téc đã cho Thiết bị ở bên trong xi-téc trong ống được thừa nhận

Ngoài dụng cụ và thiết bị kiểu đo-kiểm tra, trong các hệ thống tàu thủy còn sử dụng các dụng cụ đặc biệt, ví dụ như: thiết bị phân tích khí thải, ẩm kế và v.v

Chương 4 các hệ thống hầm tμu

4.1.tính năng của các hệ thống hầm tàu

Các hệ thống hầm tàu được chia ra thành: hệ thống hút khô (hệ thống vét nước

đáy khoang), hệ thống nước dằn (ballast) và hệ thống cứu đắm

Hệ thống hút khô phục vụ cho việc, thải một lượng không lớn nước tích tụ trong các khoang, két của tàu Nó được bố trí trên tất cả các tàu

Hệ thống nước dằn được dùng để hút và thải nước dằn với mục đích, thay đổi mớn nước, độ nghiêng và chúi của tàu Nó chỉ được trang bị cho tàu, mà trên đó để cho khai thác bình thường, yêu cầu phải nhận nước dằn

Hệ thống cứu đắm được sử dụng để đẩy một khối lượng lớn nước có thể tràn vào tàu khi thủng khoang

Các hệ thống hầm tàu được bố trí theo các sơ đồ nhất định Tuỳ theo kích thước và tính năng của tàu, nó có thể được bố trí theo các nguyên tắc khác nhau, các nguyên tắc cơ bản đó là: nguyên tắc tập trung, nguyên tắc phân nhóm và nguyên tắc độc lập (hay tự bốc)

Hình 4.1 Các sơ đồ nguyên tắc bố trí hệ thống hầm tàu

Các hệ thống hầm tàu bố trí theo nguyên tắc tập trung, tất cả các khoang được bố

trí một hệ thống đưa nước về một trạm bơm, một trạm điều khiển

Nhược điểm của nó là, khi có nhiều khoang thì cần nhiều ống và nhiều lỗ khoét qua các vánh ngăn kín nước để dẫn ống qua

ở nguyên tắc bố trí phân nhóm, cứ một nhóm khoang bố trí một hệ thống đường

ống, một trạm bơm và đưa về một trạm điều khiển Tức là, mỗi một đường ống chính kết thúc bằng một hộp van, từ đó có các nhánh ra đến các khoang của tàu

Ưu điểm là độ dài chung của hệ thống ống, trong trường hợp này sẽ nhỏ hơn so với hệ thống bố trí theo nguyên tắc tập trung

b) a)

c)

Nhược điểm, việc bố trí các hộp van ở một vài khoang gây nên bất tiện trong thời gian khai thác

ở các sơ đồ bố trí theo nguyên tắc độc lập (tự bốc), mỗi khoang tàu nằm giữa hai

vách ngăn kín nước, được trang bị bơm riêng, được đặt trong khoang với tất cả các thiết bị điều khiển Trong trường hợp này, tuổi thọ của hệ thống được đảm bảo là cao nhất, nhưng nó yêu cầu số lượng đáng kể bơm và xuất hiện thêm các lỗ khoét ở các mạn tàu cho các đường ống đi tới bơm

Hiện nay, các hệ thống hầm tàu của tàu chủ yếu bố trí theo nguyên tắc tập trung

và rò rỉ của vỏ tàu và v.v Hệ thống hút khô dùng để thải nó ra khỏi thân tàu Nhờ có

hệ thống như vậy, người ta làm khô hầm hàng, buồng máy, các khoang mũi, các hầm xích neo và các khoang khác, mà ở đó nước có thể tích tụ lại

Hệ thống đang xét gồm có các phương tiện hút khô (các bơm, các thiết bị phụt,v.v.), đường ống hút khô và các thiết bị kiểm tra mức nước trong hầm

để dùng làm bơm hút khô tự bốc, người ta có thể sử dụng các bơm nước dằn hoặc các bơm khác, được chỉ định dùng chung cho toàn tàu Cũng cho phép sử dụng bơm cứu hoả làm một trong các phương tiện hút khô, với điều kiện là sự hút khô buồng máy sẽ được thực hiện bằng một bơm phụt

4.2.1 Hệ thống hút khô bố trí theo theo nguyên tắc tập trung

Như thấy rõ, từ hình 4.2, a, các bơm hút khô và toàn bộ thiết bị nằm trong buồng

máy, từ đó có thể điều khiển hệ thống Nước ở các giếng lắng 3 dưới đáy đôi tàu (dung tích từ 350 ữ 400 lít) theo đường ống nhánh qua hộp van chặn một chiều 8 về

đáy đôi buồng máy, từ đáy đôi buồng máy nước được xả qua mạn nhờ bơm hút khô 1

và van chặn một chiều 2 hoặc nước - tích tụ tại két nước đáy đôi 6, sau đó nó được

đưa lên trạm trên bờ hoặc trạm nổi để làm sạch Trong trường hợp tai nạn, nó được thải trực tiếp ra mạn

Hệ thống hút khô bố trí theo nguyên tắc tập trung thì tạo ra được sự tiện lợi lớn cho việc bảo dưỡng nó Tuy nhiên trong trường hợp này, như đã nhận xét, đòi hỏi số lớn ống và lỗ khoét ở các vách ngăn ngang kín nước để đặt các đường ống

4.2.2 Hệ thống hút khô bố trí theo nguyên tắc phân nhóm

Trên hình 4.2, b mô tả nguyên lý hoạt động của hệ thống hút khô làm việc theo

nguyên tắc phân nhóm Từ bơm hút khô đến mũi và đuôi tàu, người ta đặt một ống chính (ống thẳng), nó nối với các khoang bằng các ống nhánh có van chặn một chiều

và thiết bị dẫn động từ boong Việc bố trí các thiết bị dẫn động là bắt buộc trong sơ

đồ như vậy ở các van nằm trong buồng máy có thể không cần các thiết bị dẫn động như vậy

ở sơ đồ bố trí theo nguyên tắc phân nhóm, chi phí ống giảm đáng kể và khối lượng của hệ thống giảm, nhưng sự điều khiển hệ thống lại phân tán

Các đường ống chính trong các khoang được chế tạo từ ống polyetylen, trong buồng máy - bằng hợp kim nhôm - man gan

Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống hút khô

a - bố trí theo nguyên tắc tập trung

1 - bơm hút khô; 2 - van chặn một chiều; 3 - lưới hút; 4 - van chặn;

5 - van ba ngả; 6 - két nước đáy đôi; 7 - hộp lọc rác bẩn;

8 - hộp van chặn một chiều; 9 - nối lên bờ hoặc công trình nổi

4.2.4 Tính toán đường kính của đường ống

Đường kính trong các đường ống hút chính nối trực tiếp với bơm, được tính theo:

,25)HB.(

L.5,2

Dy = C + + mm (4.1)

ở đây: LC - tổng chiều dài của các khoang được hút khô, m

B - chiều rộng tàu, m

H - chiều cao mạn tàu, m

Đường kính trong của ống đẩy được chọn bằng hoặc nhỏ hơn đường kính ống hút chính một chút

Khi xác định đường kính các ống nhánh hút từ các khoang, cũng như các ống hút của bơm tay, cần phải sử dụng công thức:

4,5 ( ) 25,

y

d = l b H+ + mm (4.2)

ở đây: l - chiều dài khoang được hút khô, m

b - chiều rộng lớn nhất của khoang được hút khô, m

Không phụ thuộc vào kết quả thu được, các đường kính ống chính và các ống phụ

phải không nhỏ hơn 44 mm Đường kính trong của các ống hút của các bơm tay có

thể lấy bằng đường kính cửa hút của bơm

Từ đường kính của ống hút chính, người ta đi xác định lưu lượng của bơm:

,v.d.28263600

.v.4

d

Hệ thống nước dằn gồm có: các két chứa nước dằn, các bơm và hệ thống ống để nhận và thải nước, các ống đo hay các phương tiện khác để kiểm tra khối lượng nước dằn nhận vào, các ống cho khí vào và ra khỏi két dằn

4.3.1 Các yêu cầu cơ bản của hệ thống dằn

Nó phải đảm bảo bơm đầy hoặc hút cạn một két bất kỳ hoặc đồng thời một vài hoặc tất cả, cũng như khi cần thiết phải bảo đảm chuyển nước dằn từ một két này sang một két khác

Các két nước dằn đặt càng thấp càng tốt, mục đích là cải thiện tính ổn định cho tàu

Kết cấu của nó phải loại trừ khả năng nước chảy từ mạn cũng như từ các két nước dằn vào các két và các khoang khác

Hình 4.3 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống dằn dọc.

a - bố trí theo nguyên tắc tập trung; b - bố trí theo nguyên tắc phân nhóm,

1 - bơm; 2 - hộp van; 3 - van chặn một chiều; 4 - ống hút; 5 - van thông biển đáy;

6 - van với thiết bị dẫn động trên boong

Để bố trí các két dằn, thường người ta dùng các khoang phía mũi và lái, các khoang ngay hai bên mạn với mục đích tạo ra mô men gây nghiêng, chúi lớn nhất mặc dù khối lượng nước dằn không lớn, tiết kiệm dung tích khoang hàng Trên các tàu có đáy đôi - sử dụng cả các két đáy

Thể tích các két dằn và bố trí chúng phải thỏa mãn để nó đảm bảo nhận một lượng dằn cần thiết cho việc thay đổi mớn nước, nghiêng và chúi của tàu

Các két nước dằn phải bố trí thiết bị đo mức nước thích hợp được dẫn lên boong

4.3.2 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống nước dằn

Trên hình 4.3 chỉ ra sơ đồ nguyên lý của hệ thống dằn Nước, theo nguyên tắc

dòng tự chảy, chảy qua van thông biển đáy 5 vào các két dằn thông qua hộp van 2, các đường ống chính và nhánh Khi cần điều chỉnh mực nước và thời gian dằn, người

1- van thông biển đáy; 2 - van chặn dẫn động trục; 3 - bơm; 4 - van chặn;

5 - van chêm; 6 - van kiểu phao nổi; 7 - ống kiểm tra của hệ thống tiêu nước;

8 - đường ống tiêu nước chính; 9 - hộp van chặn

Trên hình 4.4 chỉ ra sơ đồ nguyên lý hệ thống dằn dọc xây dựng theo nguyên tắc

phân nhóm Hệ thống thiết bị cho phép điền đầy két chứa từ van thông biển 1 hay từ bơm dự trữ 3 trang bị cho hệ thống nước dằn Nước dằn được hút ra bởi bơm dự trữ 3 Sơ đồ cũng chỉ ra vị trí các van kiểu phao nổi 6 trong két mà các van này tự động dừng khi đủ nước trong két

Trên hình 4.5 biểu diễn sơ đồ nguyên lý của hệ thống dằn ngang bố trí theo

nguyên tắc phân nhóm , nước tự chảy qua van thông biển 1 vào các bể dằn tại hai

mạn qua cửa nhận nước 16 Khi cần điều chỉnh mực nước trong các két dằn, người ta dùng bơm 2

Hình 4.5 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống dằn ngang

bố trí theo nguyên tắc phân nhóm

1 - van thông biển; 2 - bơm; 3 - van dẫn hướng dẫn động bằng trục;

4 - van chặn dẫn động trục; 16 - cửa nhận nước vào két dằn với phao chỉ báo mực nước;

17 - cửa hút nước khỏi bể; 20 - giếng lắng của hệ thống cứu đắm

đường nét liền - đường ống của hệ thống dằn; đường nét đứt - đường ống

của hệ thống cứu đắm

4.3.3 Tính toán đường kính của ống

Đường kính trong của các nhánh ống hút của hệ thống ống ballast cho các két riêng, được tính theo công thức:

, V 18

Khi tính lưu lượng bơm, cần phải sử dụng công thức:

,v.d.2826

Q= 2 m 3 /g (4.6)

ở đây: d - đường kính trong của ống, m

v - vận tốc dòng trong ống, m/s

Cột áp các bơm nước dằn lấy từ 10 ữ 20 m.c.n Theo lưu lượng tính được và cột áp

đã lấy, người ta chọn được bơm ballast

Sau đó, người ta xác định sức cản trên đường ống hút của bơm khi hút nước ra từ két xa nhất Về nguyên tắc, nó không khác với tính toán đường ống hút của hệ thống hút khô Mục đích tất nhiên của việc tính toán là xây dựng đặc tính đường ống và đưa

nó lên đặc tính bơm [H]ch.f = f(Q), ([H]ch.f - cột áp chân không cho phép) Theo đồ thị, người ta tìm được lưu lượng thực tế mà bơm tạo ra khi làm việc mà với đường ống đã cho như thế nào Trong trường hợp cần thiết người ta tăng các đường kính ống và tính toán lại

Thời gian yêu cầu để hút khô các két ballast:

Q

VC

OC =

τ (4.7) trong đó: VC - tổng dung tích của các két dằn

Thường thời gian hút khô các két dằn của các tàu hàng không quá (5 ữ 6)g Nó

còn phải tương xứng với thời gian bốc dỡ hàng Trên các tàu dầu, ví dụ, nó gần bằng thời gian hút tải chính

Hệ thống nước dằn cần phải có ít nhất một bơm phục vụ Để bơm, có thể sử dụng bơm có chức năng chung toàn tàu có đủ lưu lượng, trong số đó có bơm cứu hỏa và hút khô Nếu các khoang dằn được dự tính cả cho việc giữ nhiên liệu lỏng, thì không

được phép sử dụng bơm cứu hỏa làm bơm dằn

Đường ống dằn có thể được đặt ở khoảng giữa hai đáy (đáy đôi) cũng như trên mặt đáy thứ hai ở trường hợp thứ hai, nó phải được bảo vệ khỏi khả năng có hại cho hàng hoá

4.4 hệ thống cứu đắm

Để thải ra khỏi tàu lượng nước chảy vào thân tàu do thủng khoang hoặc rò nước, nhiều tàu, người ta bố trí hệ thống cứu đắm, như tàu kéo cảng, tàu kéo chuyên tuyến, tàu kéo-đẩy cứu hộ, tàu hàng, v.v Hệ thống cứu đắm tiến hành hút nước từ các khoang ngập nước của các tàu bị tai nạn, và ở các tàu cứu hỏa - cứu hộ đặc biệt

Hình 4.6 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống cứu hộ tàu

Với mục đích đánh giá khả năng của các phương tiện cứu đắm, của các tàu lai dắt, người ta xác định: lưu lượng nước Q chảy vào khoang tàu qua lỗ thủng là bao nhiêu, khi áp suất mạn là không đổi để làm điều này, có thể sử dụng công thức sau:

.H.g.F 3600

Q= μ p p (4.8) trong đó: Fp - diện tích lỗ thủng, m 2

Hp - độ sâu của tâm lỗ thủng dưới mớn nước, m

μ - Hệ số lưu lượng, lấy bằng 0,6

Các đường kính ống hút và rót của hệ thống cứu đắm được lấy bằng đường kính các ống của bơm rót

Hình 4.7 Sơ đồ hệ thống cứu đắm tàu lai dắt - cứu hộ biển

Hệ thống cứu đắm của tàu lai dắt-cứu hộ biển đáng được chú ý hơn (hình 4.7) Nó

được trang bị bơm ly tâm tự hút 1 có thể nhận nước từ mạn bất kỳ Các ống hút 6 của

nó được nối với hộp van 7 được đặt trên boong ở cạnh các mạn Gắn vào hộp van có các ống mềm 5 có lưới hút 2 nước ra Bơm hút mạn theo ống 8 Để thải nước ngập từ buồng máy và nồi hơi, nước tới bơm có ống 4, có trang bị lưới hút 2 và van chêm 3

Sơ đồ tính toán hệ thống cứu đắm chỉ ra trên hình 4.6, đường ống chính là 1-2-3-4

Nếu chúng ta lấy mặt phẳng đi qua trục bơm làm trục so sánh, thì theo định luật bảo toàn năng lượng, ta có:

3 2 2 1

2 3 3 2

a

g

v p a z g 2

v p

ư

+ + γ

=

ư + +

γ (4.9) trong đó: pa - áp suất khí quyển

va - vận tốc nước trên bề mặt khoang thủng

p3 - áp suất của dòng nước tại cửa vào của bơm

v3 - vận tốc dòng nước tại cửa vào của bơm

h1-2 và h2-3 - tổn thất cột áp của đoạn ống 1 - 2 và 2 - 3

1 b

h T z H

2 3 q

chf + ư + + = ξ + (4.10) trong đó: ξq - hệ số tổn thất cột áp qui đổi

Tốc độ dòng chảy trong đoạn ống 2 -3 là:

1

bhTz]H[g2v

q

chf

++

ư+

= (4.11) Vận tốc dòng chảy trong ống mềm xác định theo công thức sau:

2 m m

d 3600

Q.4v

π

= (4.12)

Từ vận tốc v3 và vm ta tính được tổn thất cột áp h1-2 và h2-3 theo chiều chìm T, từ đó

ta tìm được mối quan hệ Q = f(T)

Khi chiều chìm T biến đổi do ngập khoang, ta chọn được bơm hút theo lưu lượng

Q và cột áp của bơm cho phù hợp

Chương 5

hệ thống cứu hỏa

5.1 các hệ thống tín hiệu

và các biện pháp cứu hỏa trên tàu

Nguyên nhân cháy trên các tàu có thể là không cẩn thận và cẩu thả với lửa, hư hỏng đường dây điện, trục trặc hoặc khai thác không đúng thiết bị điện và nhiệt, rơi tia lửa lên các chất cháy và v.v

Song, khoảng một nửa tất cả các trường hợp cháy trên tàu xuất hiện là do không cẩn thận và cẩu thả với lửa

Cần phải nhớ rằng, không có nguyên nhân nào được coi nhẹ đối với lửa và rằng, phòng cháy dễ hơn chữa cháy

Để đấu tranh chống lửa, các con tàu được trang bị các hệ thống cứu hỏa, được chia

ra làm hai loại: hệ thống tín hiệu và dập tắt đám cháy Cái đầu phục vụ cho việc thông báo có lửa hoặc nguồn nhiệt, cái thứ hai - để dập tắt nó

5.1.1 Hệ thống tín hiệu báo cháy

Báo kịp thời khi nguy cơ cháy xuất hiện có ý nghĩa rất lớn trong việc đấu tranh với lửa trên các tàu, vì rằng càng phát hiện nguồn lửa sớm thì càng dễ dập chúng Nhiệm

vụ này thường được thực hiện nhờ các hệ thống tín hiệu báo cháy Các hệ thống này

bao gồm hệ thống báo trong và hệ thống báo ngoài

5.1.1.1 Hệ thống báo trong

Hệ thống này dùng để báo cho cán bộ, thuyền viên và hành khách trên tàu biết về nguy cơ và sự xuất hiện đám cháy trên tàu để thoát thân và cứu hỏa

Chúng đưa tín hiệu đến buồng lái hoặc đến chỗ tín hiệu cháy về đám cháy vừa bắt

đầu và vị trí xuất hiện cháy

Thiết bị tín hiệu báo cháy tự động đặc biệt cần thiết ở các buồng mà người ít đến (hầm hàng, kho sơn, v.v.) Theo luật của Đăng kiểm, hệ thống báo cháy tự động phải

được trang bị ở tất cả các buồng máy trong trường hợp không có trực ca liên tục, ví

dụ, khi tự động hoá toàn bộ thiết bị động lực

Người ta còn sử dụng cả hệ thống báo cháy không tự động, nhờ nó mà một người phát hiện được đám cháy sẽ thông báo kịp thời đến buồng lái hoặc lên bảng tín hiệu

Rõ ràng rằng, hệ thống báo này có ít tác dụng vì không cho phép phát hiện ra cháy ngay từ lúc đầu tiên xuất hiện lửa

Các thông số chứng tỏ về sự xuất hiện cháy là nhiệt độ không khí và sự xuất hiện của khói trong khoang, phòng Do đó người ta thường dùng các bộ cảm biến nhiệt và cảm biến khói để báo cháy Khi nhiệt độ trong phòng hoặc mật độ của khói lớn hơn giá trị cho phép, các bộ cảm biến đóng mạch, tự động rung chuông báo cháy

Ngoài ra, hệ thống báo trong còn sử dụng thiết bị điện thoại, còi, truyền thanh, v.v

5.1.1.2 Hệ thống báo ngoài

Hệ thống này dùng để báo cho các tàu hoặc các phương tiện nổi khác biết để đến cứu hỏa

Các tín hiệu được sử dụng là: pháo hiệu, vô tuyến điện thoại, vô tyến điện báo (V.T.Đ, V.H.F)

5.1.2 Các phương pháp dập tắt đám cháy

5.1.2.1 Theo công chất sử dụng

Dựa vào loại công chất được sử dụng để dập lửa, các hệ thống được chia thành: dập lửa bằng nước (dập bằng nước, vòi phun nước, phun nước), dập lửa bằng hơi, chữa cháy bằng bọt, chữa cháy bằng các bon níc và khí trơ, bằng chất lỏng hoá học,

Trong nhóm dập tắt thể tích, có các hệ thống điền đầy thể tích tự do của buồng bằng hơi nước, khí hoặc các bọt rất nhẹ, không duy trì sự cháy

5.2 hệ thống dập tắt bằng nước

Nhờ có hệ thống dập tắt bằng nước, người ta dập đám cháy bằng các dòng nước mạnh Hệ thống này đơn giản, tin cậy và được sử dụng rộng rãi trên các tàu sông cũng như tàu biển Các bộ phận cơ bản của nó là: bơm cứu hỏa, đường ống chính với các đường ống nhánh, họng (hoặc vòi) cứu hỏa và các ống mềm với các vòi rồng (súng phun) Khi dập lửa, các ống mềm với vòi rồng được nối với họng cứu hỏa

5.2.1 Các yêu cầu đối với hệ thống cứu hỏa bằng nước

Hệ thống dập tắt bằng nước được dùng để dập lửa trong các hầm hàng của tàu hàng khô, trong buồng máy, phòng ở, các buồng phục vụ và công cộng, trên các phần

mở của boong, sàn, buồng lái và kiến trúc thượng tầng Ngoài ra, nó có thể được sử dụng để cấp nước tới các thiết bị tạo bọt và hệ thống rửa boong, các buồng, các thiết

bị, v.v

Không nên áp dụng hệ thống dập tắt bằng nước cho cháy dầu hoặc cháy các sản phẩm dầu mỏ, vì các phần tử của chúng có thể bị bắn tóe ra do dòng nước, điều đó tạo khả năng lan rộng đám cháy Cũng không được dùng các dòng nước mạnh để dập các

đám cháy điện, sơn và phẩm

Các đường ống hút của các bơm thường được nối với các hộp nước mạn (bể nước cứu hỏa) hoặc van thông biển của buồng máy Hơn nữa, bơm cứu hỏa phải có khả năng lấy nước từ không ít hơn 2 chỗ

Theo qui định của Qui phạm, tổng lưu lượng của các bơm cứu hỏa phải đủ để 15%

số lượng các họng cứu hỏa đặt trên tàu hoạt động cùng một lúc, nhưng không nhỏ hơn

3, còn đối với các tàu có công suất động cơ chính dưới 300 cv - số họng này không

nhỏ hơn 2

Các thiết bị dập tắt bằng không khí - bọt với lưu lượng nước của một vòi rồng

không khí-bọt không ít hơn 7 l/s Khi đồng thời dùng nước cho các yêu cầu khác thì

nâng lưu lượng của bơm cứu hỏa lên một cách thích hợp

Độ lớn của cột áp bơm cứu hỏa được xác định bằng cách tính sức cản toàn bộ của

đường ống từ điểm xa nhất của nó đến bơm Trong đó chiều cao của dòng chặn từ vòi

rồng phải không nhỏ hơn 10 m trên kiến trúc thượng tầng cao nhất khi hoạt động

đồng thời số vòi rồng cần thiết và các tiêu thụ khác nữa

áp suất trong mạng cứu hỏa thường vào khoảng 3,5 ữ 6,5 kG/cm2

, nhưng không

lớn hơn 7 kG/cm 2, vì điều đó có thể dẫn đến vỡ các ống mềm cứu hỏa

Đầu của vòi rồng được trang bị một chụp đặc biệt (miệng phun, súng phun) được lắp bằng ren

Các họng cứu hỏa trên tàu được bố trí sao cho bảo đảm cấp đồng thời đến một chỗ bất kỳ ít nhất hai dòng nước từ vòi rồng Chúng phải được đặt: trên boong - ở lối ra; trong khu vực thượng tầng - ở các hành lang và các phòng nghỉ, ở độ cao không quá

1,35 m cách sàn và ở trong các buồng máy

Đường ống chính của hệ thống cứu hỏa gồm có hai dạng: hệ thống mạch kín và hệ thống mạch hở

Ưu điểm của hệ thống mạch kín là có thể ngắt riêng từng đoạn ống nhờ các van khi chúng bị hỏng mà không ảnh hưởng đến sự làm việc của hệ thống, do đó hệ thống này được sử dụng linh hoạt hơn đồng thời nó đảm bảo được sức sống lớn nhất của hệ thống, đặc biệt nó được sử dụng rộng rãi trên các tàu khách Nhược điểm của hệ thống này là tốn nhiều đường ống hơn hệ thống mạch hở, trọng lượng lớn hơn và chiếm nhiều diện tích, thể tích khoang hơn

5.2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống cứu hỏa bằng nước

Hình 5.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống dập tắt bằng nước kiểu mạch hở

(đường ống chính thẳng)

1 - van thông biển; 2 - bơm cứu hỏa; 3 - bể nước cứu hỏa;

4 - vòi (họng) cứu hỏa; 5 - đường ống chính

Sơ đồ nguyên lý của hệ thống cứu hỏa mạch hở được thể hiện trên hình 5.1 Nước

vào bơm cứu hỏa 2 từ bể nước cứu hỏa 3 hoặc van thông biển 1 nằm ở trong buồng máy Bơm cấp nước cho đường ống cứu hỏa chính 5 rồi tới các đường ống nhánh tới các họng cứu hỏa 4, mà ở đó có cháy, chúng được nối với các ống mềm có lắp súng phun Trên các ống hút và ống đẩy của bơm, người ta đặt các van cách ly

Đến két cứu hoả

đến két cứu hỏa

Boong Boong

Hình 5.2 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống cứu hỏa bằng nước kiểu mạch kín

1 - van thông biển; 2 - bơm; 3 - bể nước cứu hỏa;

4 - van cách ly; 5 - họng cứu hỏa; 6 - đường ống vòng

Hình 5.3 Sơ đồ hệ thống cứu hỏa bố trí trên tàu

1 - bơm cứu hỏa; 2 - đường ống chính; 3 - họng cứu hỏa

Trên hình 5.2 mô tả sơ đồ nguyên lý hệ thống cứu hỏa với đường ống chính kiểu

mạch kín Như thấy rõ trên hình, nó là vòng kín với các ống nối Trên các ống chính cũng như trên các ống nối, người ta lắp các van cách ly 4, nhờ có chúng mà có thể

đóng hoặc mở các đoạn ống riêng biệt của ống chính trong trường hợp chúng bị hư hỏng Từ đường ống chính và các ống nối có các nhánh đi tới các họng cứu hỏa

5.2.3 Tính toán hệ thống cứu hỏa bằng nước

Chúng ta sẽ làm quen với các quan hệ tính toán cơ bản được sử dụng khi tính toán

, H g 2 f

2 C

C diện tích tiết diện ngang lỗ miệng phun, m 2

dC - đường kính lỗ miệng phun, m

HC - cột áp tại miệng phun, m.c.n

Dòng nước thẳng đứng, được phun ra ra từ miệng vòi rồng cứu hỏa, theo toàn bộ kết cấu, từ đầu miệng vòi rồng bao gồm phần chặt (compac) cao SK, sau đó nó dần

dần toé ra và rơi xuống từ đỉnh (hình 5.3, a) Chiều cao thẳng đứng toàn bộ của dòng

SB, được gọi là chiều cao của dòng phân tán, có thể được xác định theo công thức Liughera:

Hình 5.3 Sơ đồ súng phun cứu hỏa bằng nước.

, H 1

H S

C

C B

ϕ +

= m (5.2)

trong đó: ϕ - hệ số được tính theo công thức

.)d.10(d

00025,0

3 C

Độ lớn tổn thất chiều cao dòng do sức cản không khí: ΔS = HC - SB

Tổn thất cột áp do ma sát trong các ống mềm theo công thức:

K

1Q

.B

1

C

2 CH C

C = = Σξ = Σξ m.c.n (5.6)

d

0826,0d.09,12

1K

1A

4 CH 4

CH C

=

=

=

Tổng của các cản cục bộ thường gồm 3 ữ 5 chỗ uốn ống mềm, chỗ đột ngột dãn

ra khi chuyển từ họng ra ống mềm và chỗ đột ngột thu hẹp khi từ ống mềm vào vòi rồng cứu hỏa, tức là:

ΣξCH = n ξuốn + ξdãn + ξthu hẹp ≈ ( 0,5 ữ 0,6 ) (5.7) Tổng cột áp tiêu tốn ở trong ống mềm là:

h = hM + hC (5.8) Cột áp ở vòi cứu hỏa được xác định theo công thức:

Theo các công thức đẫ đưa ra ở trên, có thể tìm được lưu lượng nước qua ống mềm cứu hỏa và dĩ nhiên cả qua vòi, tìm được tổn thất cột áp trong các ống mềm, chiều cao dòng đi ra từ miệng phun của vòi rồng và cột áp cần thiết ở vòi cứu hỏa

Với mục đích đơn giản hoá việc tính toán, V G Lobachev đã dựng lên đồ thị (hình 5.3, b), theo nó có thể xác định được lưu lượng nước và cột áp ở vòi cứu hỏa, phụ thuộc vào chiều cao dòng hoặc với lưu lượng bất kỳ - cột áp cần thiết và chiều cao dòng đạt được Sức cản của ống mềm và miệng phun tính được trên đồ thị bằng

đường đặc tính đặc biệt B phụ thuộc vào đường kính và chiều dài ống mềm và miệng phun

Trong các hệ thống dập tắt bằng nước, người ta dùng các bơm ly tâm, vì đặt chúng thấp hơn mớn nước nên không cần trang bị thiết bị tự hút

5.3 các hệ thống dập tắt bằng bọt

5.3.1 Khái niệm chung

Nguyên tắc hoạt động của các hệ thống cứu hỏa bằng bọt là dựa trên cơ sở cách ly nguồn lửa khỏi ô-xy của không khí, bằng cách che phủ các vật đang cháy lớp bọt hoá học hoặc không khí - cơ khí

Bọt hoá học nhận được nhờ phản ứng của các hợp chất kiềm được lựa chọn đặc biệt và các hợp chất có a-xít khi có mặt của xúc tác, chúng đẩy mạnh quá trình tạo bọt và tạo khả năng tạo ra kết cấu của nó, có dạng xốp và bền, còn không khí - cơ khí, nhờ trộn bằng cơ chất tạo bọt với nước và không khí

Để tạo ra bọt hóa học, người ta dùng máy tạo bọt đặc biệt Bọt nhận được cũng có thể từ trong thùng chứa, là một két chứa kín có chứa một lượng bột tạo bọt nhất định Khi cho nước vào thùng thì bọt được nó đưa tới chỗ cháy

Bọt hóa học là phương tiện dập cháy có hiệu quả Tuy nhiên, hệ thống dập tắt bằng bọt hóa học có một loạt các nhược điểm rõ rệt như: bột dính thành những cục nhỏ nên