Система Azipod

Представление движителей Azipod® серии VI

2 Представление продуктов Azipod® серии VI

В данной брошюре представлены сведения о системе и информация для предварительной разработки проекта оснащения судна движительно-рулевой системой Azipod. Кроме того, наши отделы проектирования и сбыта готовы дать консультацию по более специфичным вопросам, касающимся нашей продукции и установки компонентов системы.

Продукция нашей компании постоянно дорабатывается и модерни-зируется в соответствии с развитием технологий и изменением требований клиентов. Вследствие этого мы оставляем за собой право на внесение изменений в любые сведения и информацию, представленные в данной брошюре, без предварительного уведомления.

Все сведения в данном издании носят исключительно ознако-мительный характер. Вопросы по конкретному проекту согласовываются отдельно, поэтому любая информация, приведенная ниже, не может составлять часть соглашения или контракта.

Предисловие

Хельсинки, март 2010 г.

ABB Oy, Marine

Merenkulkijankatu 1 / P.O. Box 185

00981 Хельсинки, Финляндия,

Тел.: +358 10 22 11

http://www.abb.com/marine

Azipod является зарегистрированной товарной маркой компании ABB Oy.

© 2005 ABB Oy. Авторские права защищены

Док.№ 3AFV6019310 Проект A / 12 марта 2010 г.

Представление продуктов Azipod® серии VI 3

Оглавление

Предисловие 2

Оглавление 31 Общие сведения 5

1.1 Движительная и рулевая система Azipod 5

1.2 Типовое обозначение продуктов Azipod 6

1.3 Электрическая движительная и силовая установка 7

2 Azipod на судах ледового класса 8

2.1 Общие сведения 8

2.2 Azipod и суда, работающие по системе двойного действия 8

2.3 Принципы разработки Azipod VI 9

2.4 Задание размеров в соответствии с различными

ледовыми правилами 11

2.5 Список судов ледового класса с установленными

модулями Azipod 11

3 Объем поставки 12

3.1 Общие сведения 12

3.2 Поставляемые компоненты Azipod 12

3.3 Поставляемые судовые компоненты 12

4 Технические данные 14

4.1 Размеры и массы 14

4.2 Расчетные объемы масла для одной системы Azipod 17

4.3 Потребители вспомогательного питания для каждой

системы Azipod 17

4.4 Излучение теплоты, приводящее к нагреву

помещения Azipod 18

4.5 Рулевой механизм 19

4.6 Система охлаждения электродвигателя гребного

винта 22

4.7 Валопровод 23

4.8 Функциональные возможности осушительной

системы 24

5 Условия окружающей среды 25

5.1 Система Azipod 25

5.2 Требования к помещениям для системы Azipod 25

6 Сопряжение с судовыми сиcтемами 26

6.1 Сопряжение с судовой автоматизированной

системой 27

6.2 Сопряжение с судовыми вспомогательными

источниками питания 27

7 Система ручного дистанционного управления 28

8 Разработка проекта судна 30

8.1 Алгоритм проектирования 30

8.2 Выполнение разработки технической системы Azipod 30

8.3 Гидродинамика 31

8.4 Расположение Azipod на корпусе судна 31

8.5 Гребной винт 31

8.6 Силы, действующие на корпус судна 31

8.7 Условное обозначение стороны перекладки руля 32

9 Пример движителя Azipod с силовой установкой 33

10 Перечень данных для получения коммерческого

предложения на систему 34


Аббревиатуры, объяснение которых не дается в тексте

документа

ABS Американское бюро судоходства

BV Бюро Веритас

DNV Det Norske Veritas

АРЩ Аварийный распределительный щит

МАКОМеждународная ассоциация классификационных

обществ

GA Общее расположение

кВА Киловольт Ампер

LRS Регистр судоходства Ллойда

ГРЩ Главный распределительный щит

МВт Мегаватт

РМРС Российский морской регистр судоходства

Об/мин Обороты в минуту


Steering Module

Propulsion Module

1 Общие сведения

Первая система Azipod® была введена в эксплуатацию на борту судна в 1990 г. К февралю 2010 г. суммарная наработка установленного оборудования достигла цифры 5,2 миллионов часов.

1.1 Движительная и рулевая система Azipod

Azipod представляет собой размещенный в гондоле главный электрический движитель и рулевой механизм,

приводящий в движение винт фиксированного шага с различными скоростными режимами. Система главного

движителя и рулевого механизма Azipod серии VI – это модификация классического продукта Azipod для работы

во льдах.

Движитель Azipod разработан для преимущественного использования гребного винта тянущего типа (с

непосредственным приводом) при движении судна носом вперед. Продукты семейства Azipod V могут вращаться

(управлять направлением движения вокруг своей вертикальной оси) без ограничений на 360° и предназначены

в основном для работы в диапазоне номинальной мощности 6 - 21 МВт в зависимости от размеров платформы,

ледовых условий и конструкции гребного винта.

Полная система, устанавливаемая на судне, состоит из требуемого числа движительных модулей с функцией

рулевого управления Azipod плюс поставка силового частотного преобразователя морского исполнения серии

«ACS» для каждого движителя Azipod. Дополнительно в объем поставки обычно входят трансформаторы

движительной установки (при необходимости), система дистанционного управления и силовая установка

(генераторы, распределительные щиты).

Рулевой модуль

Движительный модуль

Рисунок 1 -1 Базовое расположение Azipod VI


Azipod® xxxx y

1.2 Типовое обозначение модулей Azipod

На стадии концептуального проектирования судна используются следующие основные обозначения. (Более

точный код типа присваивается продукту на последующей стадии проектирования).

V = «Классический» Azipod

X = Azipod следующего поколения (в специальных публикациях)

C = «Компактный» Azipod (в специальных публикациях)

I = Проект для использования в ледовых условиях

O = Проект для использования на открытой воде (в специальных публикациях)

C = Проект «Гребные винты противоположного вращения» (в специальных

публикациях)

Диаметр гребного двигателя (мм)

«S», «M» или «L» = Длина (синхронного) гребного двигателя«A» = Синхронный гребной двигатель

Например, Azipod® VI 1600 A

…означает Azipod для использования во льдах с мощностью на валу в нижних пределах диапазона мощности

(например, 5 МВт ), построенный с асинхронным гребным двигателем.


1.3 Электрическая движительная и силовая установка

Для работы движительной системы Azipod на судне должна быть электросиловая установка (в данном документе

не рассматривается). Генераторы переменного тока подают на распределительные щиты (РЩ) напряжение

частотой 50 или 60 Гц для обеспечения всех судовых потребителей, включая движитель Azipod.

В общем случае ABB предлагает поставку силовой установки вместе с системой Azipod. Наше устройство

механического сопряжения с первичным двигателем является серийным, хотя и зависит от варианта установки,

например дизелей или газовых турбин.

В ходе всего проекта главным средством разработки силовой установки является так называемая однолинейная

схема. Она дает четкое и наглядное представление о предполагаемой судовой конфигурации уже на начальных

этапах проектирования.

Судовые системы автоматики и дистанционного управления

G

G

G

G

Объем поставки

Azipod®Судовой частотный

преобразователь ACS6000 Силовая установка

Рисунок 1-2 Упрощенная однолинейная схема силовой установки и движительной системы


2 Azipod на судах ледового класса

2.1 Общие сведения

Суда ледового класса можно разделить на две основные группы:

• суда ледового плавания

• ледокольные суда

Ледокольные суда делятся еще на две группы: ледоколы и буксиры ледового класса.

Суда ледового плавания предназначены для работы на открытой воде, но их корпусные конструкции усилены, а

машинное оборудование зачастую имеет большую мощность по сравнению с обычными судами, используемыми

на открытой воде. Способность плавания во льдах обычно не является определяющим фактором при разработке

проекта таких судов. Важно определение технических характеристик для работы на открытой воде. Ледовый

класс выбран для обеспечения достаточной прочности и мощности судна, чтобы оно могло безопасно плавать

во льдах под проводкой ледокола. Примерами таких судов могут служить все суда, работающие в настоящее

время в северной части Балтийского моря в течение зимнего периода: паромы, балкеры, суда типа ро-ро.

Для ледокольных судов способность плавания во льдах является решающим фактором с точки зрения

функциональности. Независимая работа, т.е. работа без дополнительной помощи со стороны ледоколов,

занимает большую часть их рабочего времени. Способность к ледовому плаванию определяется (обычно в

очень жестких ледовых условиях) техническими требованиями к судну. Кроме того, такие суда, как правило,

имеют гарантию судоверфи для выполнения операций во льдах, что часто подтверждается полномасштабными

испытаниями в ледовых условиях. Примерами такого типа судов могут служить ледоколы, универсальные

ледоколы и некоторые танкеры, грузовые и научно-исследовательские суда, специально предназначенные для

работы в покрытых льдом водах.

2.2 Azipod и суда, работающие по системе двойного действия

С давних пор общеизвестно, что движение судна кормой вперед во льдах позволяет улучшить способность

к плаванию во льдах. Это происходит вследствие эффекта обмывания кормы судна кильватерной струей от

гребного винта. Также общеизвестно, что рули можно повредить, а рулевое управление может быть затруднено

при движении кормой вперед в ледовых условиях.

Движитель Azipod дает возможность создания судна с превосходными ледокольными характеристиками при

сохранении возможности рулевого управления в полном объеме для случаев движения кормой во льдах. Теперь

нос ледокола может быть спроектирован для обеспечения оптимальной работоспособности судна на открытой

воде, а сам ледокол может совмещать оптимальные характеристики для операций во льдах и на открытой воде

– задача, традиционно считавшаяся нерешаемой. Данная концепция, запатентованная компанией Aker Arctic

Technology Inc., воплощена в так называемых «судах двойного действия» (Double Acting Ships, DAS).

Движение судна вперед кормой с гребным винтом (винтами) впереди особенно эффективно при приближении

к зонам прохода через сплошные ледяные торосы. Гребной винт (винты) дробят подводную часть тороса на

куски льда и разгоняют их, вытесняя струей от гребного винта, таким образом, судно медленно идет через поле

торосов.


2.3 Принципы разработки Azipod VI

Наиболее очевидное преимущество электрической гребной установки на ледокольных судах - это крутящий

момент электрического двигателя. Электрический двигатель и сопряженный преобразователь переменной

частоты могут быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечивать максимальный крутящий момент

при низких значениях частоты вращения гребного винта и даже при его остановке. Отсутствие механической

связи между силовой установкой и электрическим двигателем, приводящим в движение гребной винт, дает

возможность создания оптимальной движительной установки для ледокола.

Гребной электродвигатель, используемый на Azipod серии VI, способен передавать 100% мощность на

гребной винт в условиях испытаний при работе на швартовых. Если требуется для ледовых операций, гребной

электродвигатель может иметь размеры, подходящие для циклической по моменту работы. На рисунке ниже

представлена типовая схема зависимости крутящего момента от частоты вращения.

Максимальная эффективность Azipod VI обычно выражается как отношение между мощностью гребного винта

и полезной тягой в условиях испытаний при работе на швартовых. Поэтому, фактическая эффективность

конкретного типоразмера, которая может варьироваться в зависимости от, например, усиления и диаметра

гребного винта, показана на следующем рисунке:

Дополнительный циклический крутящий

момент для ледокольных операций

Постоянный крутящий момент Кривая при постоянной мощности

Кривая при свободном вращении

Кривая при испытаниях на швартовых

Частота вращения гребного винта

Кр

утящ

ий

мо

мент

эл

ектр

од

ви

гател

я

100%

Рисунок 2-1 Зависимость крутящего момента от частоты вращения электродвигателя привода и гребного винта


Рисунок 2-2 График зависимости тяги при испытаниях на швартовых от мощности гребного винта для

различных типоразмеров

Мощность модуля Azipod [кВт)

* Проверить доступность в ABB

Тяга

мо

дул

я A

zip

od

(к

Н)

Как известно, среди преимуществ электрического движителя:

• Подходящие характеристики крутящего момента

• Динамическая характеристика

• Резервирование

• Возможность динамического позиционирования судна (если применимо)

Кроме того, конструкция Azipod VI предлагает следующие преимущества:

• Повышенная маневренность в тяжелых ледовых условиях - возможность поворота на 360° обеспечивает

полный крутящий момент и тягу в любом направлении, полный крутящий момент также доступен при

скорости обратного хода.

• Надежная механическая конструкция – один короткий вал и отсутствие конических передач означает,

что максимальный крутящий момент электрического двигателя может быть полностью использован без

механических ограничений.

• Прочность и жесткость – корпус Azipod с рамной конструкцией выдерживает высокие ударные нагрузки

при работе во льдах. Жесткий валопровод снижает риск резонанса во время дробления льда.

• Свобода при разработке проекта судна - Azipod обеспечивает большую гибкость проекта и возможность

экономии объемов в корме судна


2.4 Задание размеров в соответствии с различными ледовыми правилами

Большинство классификационных обществ имеют свои собственные ледовые правила с определением

ледовых классов для различных ледовых условий. За небольшим исключением классификационные общества

используют Правила ледовой классификации Финляндии и Швеции (FSICR) для легких ледовых классов в

субарктических ледовых условиях. Для операций в арктических районах большинство классификационных

обществ используют свои правила, а в настоящее время все приняли единые «РС» правила МАКО.

Ассортимент продуктов Azipod VI в общем случае предназначен для ледовых классов 1A Super и выше. Продукты

Azipod VI классифицированы по ледовым классам всех крупных классификационных общество, включая, в том

числе, ABS, BV, DNV, LRS и РМРС. Важными факторами, которые определяют наивысший доступный ледовый

класс для определенного проекта, являются, например, размер Azipod, диаметр гребного винта и мощность.

Для проверки доступности конкретного обозначения ледового класса обращайтесь в ABB Marine.

2.5 Список судов ледового класса с установленными модулями Azipod

Название судна Тип судна Класс Ледовый класс Число модулей и мощность [МВт]

Seili Судно службы эксплуатации водных путей

- 1A Super 1 x 1,5

Uikku Арктический танкер DNV 1A Super 1 x 11,4

Lunni Арктический танкер DNV 1A Super 1 x 11,4

Rothelstein Ледокол GL E4 2 x 0,6

Botnica Ледокол DNV Icebreaker ICE-10 2 x 5,0

Arcticaborg Ледокол BV IA Super 2 x 1,6

Antarcticaborg Ледокол BV IA Super 2 x 1,6

Svalbard Патрульное судно DNV Icebreaker P0LAR-10 2 x 5,0

Tempera Арктический танкер LRS 1AS 1 x 16,0

Mastera Арктический танкер LRS 1AS 1 x 16,0

Suomenlinna II Паром DNV 1A Super 2 x 0,5

Mackinaw Ледокол ABS Icebreaker A2 2 x 3,4

Феско Сахалин Ледокол DNV РМРС Icebreaker ICE-10 Icebreaker 7

2 x 6,5

Владислав Стрижов Ледокол DNV Icebreaker ICE-15 2 x 7,5

Юрий Топчев Ледокол DNV Icebreaker ICE-15 2 x 7,5

Полар Певек Ледокол DNV Icebreaker ICE-10 2 x 5,0

Норильский Никель Контейнеровоз РМРС Arc7 1 x 13,0

Василий Динков Танкер снабжения РМРС, ABS Arc6 2 x 10,0

Капитан Готский Танкер снабжения РМРС, ABS Arc6 2 x 10,0

Надежда Контейнеровоз РМРС Arc7 1 x 13,0

Заполярный Контейнеровоз РМРС Arc7 1 x 13,0

Талнах Контейнеровоз РМРС Arc7 1 x 13,0

Мончегорск Контейнеровоз РМРС Arc7 1 x 13,0

Тимофей Гуженко Танкер снабжения РМРС, ABS Arc6 2x 10,0

Михаил Ульянов Танкер снабжения РМРС, LRS Arc6 2 x 8,5

Кирилл Лавров Танкер снабжения РМРС, LRS Arc6 2 x 8,5


3 Объем поставки

3.1 Общие сведения

Движительный модуль Azipod и сопряженный рулевой модуль изготовлены из сборных стальных конструкций.

Рулевой модуль приваривается к корпусу судна в качестве конструктивного элемента. Погружной движительный

модуль содержит в себе трехфазный гребной электрический двигатель в сухой окружающей среде,

непосредственно приводящий в движение гребной винт фиксированного шага.

Гребной винт проектируется АВВ по специальному заказу для соответствия конструктивным особенностям

судна, подтвержденным верфью.

Движительный модуль крепится на болтах к поворотной части рулевого модуля.

В комплект поставки каждого движителя Azipod входят следующие тринадцать компонентов: 2 (два) модуля ти

11 (одиннадцать) вспомогательных устройств. Они изготавливаются готовыми к поставке по отдельности для

установки на судоверфи в следующем составе:

3.2 Поставляемые компоненты Azipod

• Движительный модуль

• Рулевой модуль

• 1 (один) гидравлический силовой блок (HPU)

• 1 (один) блок воздушного охлаждения (CAU)

• 1(один) блок контактных колец (SRU)

• 2 (два) блока подготовки масла (OTU)

• 1 (один) напорный бак (GTU)

• 1 (один) блок управления подачей воздуха (ACU)

• 1 (один) интерфейсный блок Azipod (AIU)

• 1 (один) блок локального резервирования (LBU)

• 2 (два) переходных воздуховода (входной и выходной) (AD-In), (AD-Out)

Монтажные работы и работы по внутренним и внешним подключениям перечисленных выше отдельных

компонентов должны выполняться судоверфью за исключением выполняемых АВВ на месте работ по установке

трубопроводов и кабелей, соединяющих движительный и рулевой модули.

3.3 Поставляемые судовые компоненты

В дополнение к перечисленным выше компонентам в объем поставки АВВ обычно входят все или большинство

следующих компонентов:

A. Один гребной силовой частотный преобразователь для каждого Azipod

B. Система дистанционного управления

C. Генераторы и распределительные щиты сети питания


Steering Module

Propulsion ModuleДвижительный модуль


Бл

ок п

од

гото

вки

ма

сл

а (

OT

U 1

)

Бл

ок п

од

гото

вки

ма

сл

а (

OT

U 2

)

Ги

др

авл

ически

й с

ил

ово

й б

ло

к (

HP

U)

На

по

рны

й б

ак (

GT

U)

Бл

ок к

онта

ктны

х к

ол

ец

(S

RU

)

Во

зд

ухо

во

д,

вы

хо

дно

й A

D-O

ut)

Во

зд

ухо

во

д,

вхо

дно

й (

AD

-In)

Бл

ок в

озд

уш

но

го о

хл

аж

дени

я (

CA

U)

Бл

ок у

пр

авл

ени

я п

од

ачей

во

зд

уха

(A

CU

)

Бл

ок л

ока

льно

го р

езер

ви

ро

ва

ни

я (

LB

U)

Интер

фей

сны

й б

ло

к A

zip

od

(A

IU)

Рисунко 3-1 Пример расположения модулей Azipod и вспомогательных устройств


4 Технические данные

4.1 Размеры и массы

Уго

л н

акл

он

а

Зона

обслуж.

Зона

обслуж.

Зона

обслуж.

Зона

обслуж.

Рисунок 4.1 Указание размеров для Azipod


На начальных стадиях проектных исследований судна должны использоваться следующие предварительные

значения (или применимые диапазоны). Эти размеры должны быть проверены в процессе составления

технических чертежей в отношении конкретного судна:

• Доступный вертикальный размер (С) движительного модуля индивидуален для каждого судна и зависит

от расчетных гидродинамических сил и ледовых нагрузок.

• Стандартная толщина двойного дна судна (Е) может изменяться при специальном рассмотрении на

основании проекта для конкретного судна.

• Окончательно выбранные размеры блока воздушного охлаждения могут немного измениться. (J, K и L).

VI1300 VI1600 VI1800 VI2300 VI2500

A (м) 7.0 7.5 / 8.5

Примечание 1

9.4 10.6 11.7

B (м) 3.6 4.1 / 4.5


4.8 5.5 6.0

C (обычно) (м) 2.3 2.4 / 3.2


3.5 4.3 5.5

Ø D (диапазон) (м) 3.1 - 3.5 3.5 - 4.5 4.2 - 5.0 4.5 - 5.6 5.1 - 7.8

E (м) 1.9 1.5 / 1.9


1.9 3.0 3.1

F (м) 3.2 2.3 / 2.9


2.9 3.4 3.4

G (м) 5.0 3.7 / 4.8


4.8 6.4 6.5

H (м) 0.2 0.3 / 0.4


0.4 0.6 0.6

J (м) 2.8


1.7 / 2.0


2.0 2.3 3.0

K (м) 4.5


2.5 2.8 2.8 4.0

L (м) 3.5


5.8 6.0 6.1 7.5

Угол наклона

(град.)

0 3 4 4 0

Рисунок 4-2 Размеры Azipod VI

Примечание 1: Асинхронный/синхронный двигатель.

Примечание 2: Блок воздушного охлаждения (CAU).


3 4 5 6 7 8 9

90000

80000

70000

60000

50000

40000

30000

20000

10000

0

VI1300 VI1600 VI1800 VI2300 VI2500

Движительный модуль

(за исключением гребного

винта) [тонны]

67 116 148 220 270


[тонны]

16 86 90 160 165

Блок контактных колец

(SRU) [тонны]

4 3 3 4 3

Блок воздушного

охлаждения (CAU) [тонны]

4.5 8.5 8.5 10 11

Гидравлический силовой

блок (HPU)

[тонны]

4.5 4.5 4.5 4.5 4.5

Блок подготовки масла

(OTU) [тонны]

2 x 0,3 2 x 0,3 2 x 0,3 2 x 0,3 2 x 0,3

GTU+AIU+LBU+ACU

[тонны]

0.5 0.5 0.5 0.5 0.5

Рисунок 4-3 Вес компонентов (метрические тонны) для каждого Azipod

Ма

сс

а [

кг]

Рисунок 4-4 Ориентировочный вес гребных винтов (ПРИМЕЧАНИЕ: всегда зависит от применения)

диаметр [м]


4.2 Расчетные объемы масла для одной системы Azipod

4.3 Потребители вспомогательного питания для каждой системы Azipod

Подшипник гребного винта, масло уплотнения вала + напорный бак 0,2 ... 0,6 м3

Упорный подшипник 0,1 ... 0,5 м3

Опорно-поворотный подшипник и рулевой механизм 0,3 ... 0,9 м3

Гидросистема рулевого механизма 0,3 . 1,0 м3

Потребитель Число подводов питания от распределительных щитов судна

Расчетноенапряжение (перемен.тока)

Вентиляторы охлаждения 2 400 ... 690Гидравлический силовой блок 2 (1 через АРЩ)

Промывной насос (рулевой системы) 1

Осушительные насосы 2 или 3

Насосы смазочного масла 3 или 4

Навигационные главные потребители 2 230

Рисунок 4-5 Низковольтные потребители, зависящие от мощности движительной установки

НИЗКОВОЛЬТНЫЕ ПОТРЕБИТЕЛИ AZIPODДанные только для информации и действительны для типовых установок[МВт] S [кВА] P [кВт] P [кВт]

ТИП AZIPOD Возбудитель движителя Блок воздушного охлаждения (CAU)

Гидравлический силовой блок (HPU) номинал/ максимум S1/S6

VI2500 600 2x 75/88 210/350VI2300 500 2x 45/52 180/300VI1800 450 2x 37/43 130/215VI1600 450 2x 37/43 75/125VI1300 350 2x 37/43 75/125

Примечание: номинальная мощность для особо быстрых скоростей поворота не перечислены здесь.

Рисунок 4-6 Приблизительный список соответствующих потребителей электроэнергии


0 5 10 15 20 25 30

70

60

50

40

30

20

10

0

4.4 Излучение теплоты, приводящее к нагреву помещения Azipod

Система кондиционирования воздуха для помещения Azipod должна разрабатываться в соответствии с тепло-

выми потерями в помещении. Ориентировочные значения излучения теплоты представлены на прилагаемом

рисунке. Окончательные значения должны определяться во время разработки проекта.

Мощность Azipod [МВт]Тепл

овы

е п

отер

и п

ом

ещ

ени

я A

zip

od

[кВ

т]

Рисунок 4-7 Тепловые потери в помещении Azipod


4.5 Рулевой механизм

Система рулевого управления, примененная Azipod VI, была разработана на базе традиционного гидравличе-

ского рулевого механизма. Однако в ее конструкции следует отметить следующие характерные особенности:

A. Применение гидравлической жидкости в замкнутом контуре, главным образом в зоне высокого давления.

B. Возможность неограниченного разворота на 360 градусов с помощью судовых поворотных

гидродвигателей в качестве исполнительных механизмов. Приведение в действие рулевого устройства

через вал- шестерни поворотных гидродвигателей, находящиеся в зацеплении с зубчатым колесом.

C. Управление направлением хода с помощью следящего устройства в зоне пропорциональности

Рисунок 4-8 Принцип рулевого управления

Управление системой Azipod VI осуществляется посредством электро¬гидравлического рулевого механизма.

Гидравлический силовой блок (HPU) нагнетает гидравлическую жидкость на рулевое устройство одним или

двумя насосами. Насосы приводят в действие вращающиеся гидродвигатели (2 … 6 шт.) через напорные

трубопроводы ЛЕВОГО и ПРАВОГО БОРТОВ в замкнутом гидравлическом контуре. Гидродвигатели в свою

очередь передают вращение на зубчатое колесо через вал-шестерни.

Рулевые насосы в гидравлическом силовом блоке (HPU) приводятся в действие специальными

электродвигателями. На каждом рулевом насосе на одном валу устанавливается главный насос (для рулевого

механизма) и бустерный насос (так называемый подпиточный) для обеспечения объемного заполнения напорных

трубопроводов. Как правило, на блоке HPU также устанавливаются пусковые устройства для двигателей

(2 шт.), сервоприводы (2 шт.) и коробка тревожной сигнализации рулевого управления (1 шт.).

Левый борт

Правый борт

Внутренний контур

управления

Вывод

сигнализации

КОМАНДА

Гидравлический

привод

РЕАКЦИЯ РУЛЕВОЙ

СИСТЕМЫ«ГИДРОЗАТВОР»

Обратная связь по перемещению

Обратная связь по углу поворота

Внешний контур



Судостроителю следует учесть, что, как и в системах обычных рулевых устройств, один насосный агрегат

получает питание от низковольтного ГРЩ, а другой - от судового АРЩ.

Расчетные скорости поворота для системы Azipod VI:

С 1 насосом: 2,5 градуса/с при плавании в открытом море и ледовых операциях

С 2 насосами: 5,0 градусов/с при маневрировании

При установке одной системы Azipod на судне в случае наружной утечки гидравлической жидкости рулевое

устройство будет автоматически разделено специальной подсистемой аварийного управления.

Насос 2

Насос 1

Сервопривод 2

Сервопривод 1

Левый борт

Разделительный

клапан SV

Левый

борт

Левый борт

Правый

борт

Правый

борт

Правый

борт

Рисунок 4-9 Гидромеханическией принцип рулевого механизма


Рисунок 4-10 Пример силового гидравлического блока Рулевого устройства

Гидравлическая система рулевого механизма может быть разделена вручную на две независимых части. Однако

при остановке насосы отсоединяются от гидравлического контура автоматически. В аварийной ситуации

исполнительные гидравлические двигатели, которые находятся в неисправной части рулевого механизма,

должны свободно вращаться. Этим наполовину уменьшается передаваемый на руль крутящий момент. Поэтому

отключение от системы гидравлики при единичной неисправности выполняются вручную членами команды или

автоматически, что зависит от конкретной системы аварийного управления, поставляемой с системой Azipod.

Выполнение поворота осуществляется сервоприводом для конкретного насоса путем пропорционального

управления непосредственно по ходу насоса к ЛЕВОМУ или ПРАВОМУ борту. Фактически управляющие

клапаны-распределители как таковые не требуются. Исполнительный механизм отрабатывает угол поворота в

системе Azipod по кратчайшему пути. Это особенно удобно, если команда на изменение угла поворота примерно

на 180 градусов (и более) подается рукояткой или с внешнего устройства управления.

Размеры и компоновка блока HPU могут отличаться в зависимости от гидравлической мощности, требуемой для

конкретного судна.

Каждый гидромотор рулевого механизма оборудован предохранительным клапаном. Такие клапаны обеспечивают

механическую защиту, открываясь и допуская поворот движителя при чрезмерных ледовых нагрузках.

ЗОНА

ОБСЛУЖИВАНИЯ

ЗОНА ОБСЛУЖИВАНИЯ

ЗОНА ОБСЛУЖИВАНИЯ

БЛОК

УПРАВЛЕНИЯ

ТОРМОЗАМИ

БЛОК

УПРАВЛЕНИЯ

ТОРМОЗАМИ

Подвод воды

Отвод воды

ПУСКОВОЕ

УСТРОЙСТВО

ПРОМЫВНО-

ГО НАСОСА

ПУСКОВОЕ

УСТРОЙСТВО

ПРОМЫВНО-

ГО НАСОСА

ИС

ПО

ЛН

ИТ

.

МЕ

ХА

НИ

ЗМ

ИС

ПО

ЛН

ИТ

.

МЕ

ХА

НИ

ЗМ

ИС

ПО

ЛН

ИТ

.

МЕ

ХА

НИ

ЗМ

ПУ

СК

ОВ

ОЕ

УС

ТР

ОЙ

СТ

ВО

ЭЛ

ЕК

ТР

ОД

ВИ

ГА

ТЕ

ЛЯ

НА

СО

СА

ПУ

СК

ОВ

ОЕ

УС

ТР

ОЙ

СТ

ВО

ЭЛ

ЕК

ТР

ОД

ВИ

ГА

ТЕ

ЛЯ

НА

СО

СА

ПУ

СК

ОВ

ОЕ

УС

ТР

ОЙ

СТ

ВО

ЭЛ

ЕК

ТР

ОД

ВИ

ГА

ТЕ

ЛЯ

НА

СО

СА

ЗО

НА

ОБ

СЛ

УЖ

ИВ

АН

ИЯ

Отвод воды


4.6 Система охлаждения электродвигателя гребного винта

Блок воздушного охлаждения (CAU) предоставляется с двумя центробежными вентиляторами и двутрубными

теплообменниками пресной воды для подключения к судовой системе низкотемпературной воды.

При работе обоих вентиляторов вместе с двумя теплообменниками достигается 100% охлаждение.

В воздуховодах охлаждающего воздуха предусмотрены воздушные фильтры.

Рисунок 4-11 Система воздушного охлаждения электродвигателя гребного винта


4.7 Валопровод

Роликоподшипники валопровода (упорный и гребного винта) частично заполнены смазочным маслом и

смазываются из маслосборника в контуре принудительной циркуляции. Обработка циркулирующего масла

выполняется в двух блоках подготовки масла (OTU). Обработка масла заключается в фильтрации и стабилизации

температуры. Оба блока также осуществляют контроль относительного содержания воды в смазочном масле с

помощью сенсорного устройства.

Трубопроводы циркуляции масла проложены через поворотный узел жидкости к блоку OTU и назад к подшипникам.

Данные по уровню и температуре масла передаются в судовую автоматизированную систему (MAS).

Подсистема уплотнений валопровода Azipod состоит из уплотнений для валопровода гребного винта, упорного

подшипника и подшипника гребного винта. Резервуары масла для уплотнений, напорный бак (GTU) и блок

управления подачей воздуха (ACU) также входят в состав подсистемы уплотнения валопровода.

Для удержания гребного вала во время технического обслуживания предусмотрен гидравлический дисковый

тормоз. Тормоз подключается вручную и активируется от HPU. Удерживающая способность зависит от

конструкции гребного винта. Максимальная допустимая скорость судна относительно воды при приложении

тормоза вала зависит от конструкции гребного винта. Тормоз нельзя использовать (как правило) при выполнении

ледовых операций.

Рисунок 4-12 Общий вид валопровода

OTU 1

(неприводная

сторона)

OTU 2

(приводная

сторона)

GTU

Напорный

бак

ACU Блок


подачей воздуха

Поворотный узел

жидкости

(в SRU)

Смазка из

маслосборника Уплотнения

гребного вала

Резервуары масла

для уплотнений

Упорный

подшипник

(неприводная

сторона)

Подшипник гребного

винта

(приводная сторона)


4.8 Функциональные возможности осушительной системы

В движительном модуле Azipod есть своя дренажная подсистема для удаления смазочных масел вала и для

осушения возможных протечек масла или воды из движительного модуля.

Два осушительных насоса размещены в самой нижней точке движительного модуля Azipod. Один из насосов

предназначен для осушения сливного бака, расположенного на дне гондолы. Второй насос предназначен

для осушения непосредственно движительного модуля. Насосы через невозвратные клапаны подключены к

линии осушения, которая проложена через поворотный узел жидкости в отделение Azipod и далее выведена

в судовую осушительную систему. Питание на насосы подается от судового аварийного распределительного

щита. Данные от датчиков уровня в гондоле через AIU передаются в судовую автоматизированную систему

управления (MAS).

(К судовой

осушительной

системе)Шарнирное

соединение

(в SRU)

Осушительный

насос модуля

Осушительный

насос бака

Рисунок 4-13 Осушительная система


5 Условия окружающей среды

5.1 Система Azipod

• Расчетная температура забортной воды -2 - + 32°C.

• Максимальный результирующий монтажный угол (продольный и поперечный) 4°

• ПРИМЕЧАНИЕ: Максимально допустимый суммарный угол монтажного угла

и угла наклона (см. указания размеров для Azipod) составляет 6°

• Azipod классифицируется как замкнутое пространство, требуещее наличия допуска для входа

персонала. Если предусматривается допуск персонала, использование средств пожаротушения,

приводящих к асфиксии, в движительном модуле Azipod не допускается.

5.2 Требования к помещениям для системы Azipod

• Расчеты аналогичны расчетам для машинного отделения с достаточным кондиционированием воздуха.

• Нормальная температура окружающего воздуха +2 ...+ 45°C,

• Относительная влажность окружающего воздуха Конденсация на любых узлах не допускается.

Рисунок 5-1 Монтажные углы (продольный и поперечный)

Монтажный угол

Монтажный угол


6 Сопряжение с судовыми ситемами

Блок воздуш. охлажд. (CAU)

(Групповая сигнализация)

(Насосы и датчики)

Контролируемые источники питания

Команды и информация

Блок контактных колец (SRU)

Вентиля-торы:

Суд

ове

рф

ь

AB

B

Шкаф

AIU

Блок управления

ГЭУ

Сигнали-

зация ру-

левого ме-

ханизма

Статус электроприводов

Судовая

автомат.

система

управл.

Судовой

пост управ-

ления элек-

троприво-

дами

Рисунок 6-1 Типовое сопряжение с судовыми системами


6.1 Сопряжение с судовой автоматизированной системой

Управление вспомогательными функциями поставленной системы Azipod осуществляется судовой

автоматизированной системой (MAS). Для этого обеспечивается сопряжение. Поставщик системы MAS и

судоверфь вместе с АВВ согласовывают соответствующую спецификацию входных и выходных данных, а также

вывод необходимой визуальной информации на экран дисплея оператора системой MAS.

Система MAS управляет следующими функциями:

1. Управление вспомогательными механизмами движительной установки

2. Упрвление подсистемой воздушного охлаждения

3. Групповой контроль и сигнализация, приходящая от независимых подсистем ABB, подробное описание и

размеры которых уточняются на этапе разработки проекта.

Для сопряжения Azipod с судовой системой автоматизации применяется протокол передачи данных Modbus

RTU, где ABB работает в режиме ведущей станции.

6.2 Сопряжение с судовыми вспомогательными источниками питания

Судоверфь обеспечивает работу пусковых устройств электродвигателей всех вспомогательных устройств

Azipod. АВВ требует от центра управления электроприводами (МСС) судоверфи потенциально свободные

(включающего реле) бинарные контакты в качестве выходной информации о состоянии, в жестко разведенной

проводке.


7 Система ручного дистанционного


Объем поставки Azipod улучшен за счет системы ручного дистанционного управления ABB «IMI»

(Интеллектуальный интерфейс маневрирования) и системы указаний оператору. Это обеспечивает

современное оборудование ручного управления для Мостика и Центрального Поста Управления, которое

может быть установлено в различные мостиковые пульты, имеющиеся на рынке судостроения сегодня и

поставляемые третьей стороной. Ручные средства управления предназначены для установки в пульты,

расположенные внутри помещений.

Система дистанционного управления обеспечивает оперативную информацию для оператора и обратную связь

для оптимального использования системы Azipod. Цель данной функциональной возможности - обеспечить

экономичную бесперебойную эксплуатацию судна.

Такая система на основе шины спроектирована с резервированием и разработана компанией ABB Ma-

rine самостоятельно. Сюда также включена дублирующая подсистема. Может быть предоставлено большое

разнообразие различных конфигураций управления модулями, в том числе опциональные функции смены

командного поста и поста управления для внешней системы носовых ПУ.

Для подключения внешнего авторулевого, внешнего джойстика /системы ДП и регистратора данных рейса

предусмотрены обычные промышленные стандартные сопряжения.

Рисунок 7-1 Типовой вид дистанционного управления


ЦЕНТРАЛЬНАЯ

ВЕРХНЯЯ

ПАНЕЛЬ

ЛЕВАЯ ВЕРХНЯЯ

ПАНЕЛЬ

ПРАВАЯ ВЕРХНЯЯ

ПАНЕЛЬ

ЦЕНТРАЛЬНАЯ

КОНСОЛЬ

КОНСОЛЬ ПРАВОГО

КРЫЛА МОСТИКА

КОНСОЛЬ ЛЕВОГО

КРЫЛА МОСТИКА

Шина CAN open (одиночная или двойная)

Ethernet,волоконно-оптическое кольцо

Ethernet, RJ45

Последовательная шина RS232 / RS485

Жестко закрепленный

Рисунок 7-2 Типовой пример архитектуры дистанционного управления

Сеть управления ГЭУ

(Ethernet MMS)

Сервоприводы рулевого

механизма (лев)

Сервоприводы рулевого

механизма (прав.)

К блоку


ГЭУ

ВНЕШНИЙ

ВХОД/ВЫХОД

ЦПУ Вертикал.

RCU RCU

ЦПУ горизонт.Си

нусо

ид

ал

ьно

-

ко

си

нусо

ид

ал

ьны

е

ко

ма

нд

ы

(аппа

ра

тно

реа

ли

зуем

ые)

Си

нусо

ид

ал

ьно

-

ко

си

нусо

ид

ал

ьны

е

ко

ма

нд

ы

(аппа

ра

тно

реа

ли

зуем

ые)

NMEA

ВНУТРЕННИЙ

ВХОД/ВЫХОД

Блок управления ГЭУ (правый)Блок управления ГЭУ (левый)


8 Разработка проекта судна

Ниже описывается обычный процесс разработки проекта судна с Azipod, выполняемый верфью: См. также

главу 2.

8.1 Алгоритм проектирования

A. После определения общего расположения судна движительный модуль Azipod выбирается на основании

требований к упору или крутящему моменту гребного винта.

B. Далее выбирается рулевой модуль на основе крутящего момента, обычно определяемого мощностью

гребного винта, высотой основной стойки и скоростью хода судна. Следует уточнить мощность силовой

установки судна, которая должна обеспечить работу двух модулей.

C. Вспомогательные устройства выбираются для установки с движительным и рулевым модулями. Как и

выше все требования к резервированию должны быть согласованы в пределах указанных опций.

D. Выполняются расчеты для помещения Azipod (с надлежащим определением противопожарной зоны).

E. Прорабатываются сопряжения системы с выделением постов судовой системы автоматизации.

F. Задается конфигурация расположения средств управления судном.

8.2 Выполнение технического проектирования системы Azipod

В общем случае судостроителю понадобятся такие же технические ресурсы, какие требуются и для полного

интегрирования, например системы бортовых стабилизаторов, хотя объем работ по объединению в общую

систему будет большим. Ниже приводится рекомендуемый оптимальный перечень работ и специалистов.

Некоторые из перечисленных задач могут выполняться одним и тем же специалистом:

A. Инженер-координатор (движитель общего назначения, рулевое устройство и вспомогательное

оборудование).

B. Проектировщик конструкций для сопряжения с корпусом (сталь / набор корпуса судна).

C. Специалист по сопряжению силовой установки (в общем случае требуется знание электроэнергетической

установки).

D. Управление техническими средствами машинного отделения / пуско- наладочными работами

(судовой инженер-механик или инженер- машиностроитель).

E. Координатор по автоматизации (отвечает за сопряжение со средствами автоматизации на судне).

F. Сопряжение навигационных средств / средств управления (специалист по электронике / специально

подготовленный судоводитель).


8.3 Гидродинамика

Судостроитель начинает расчеты гидродинамических свойств судна со следующих действий:

A. Разработка эскиза кормовых обводов судна с гондолами с указанием мест установки движителя

(движителей) Azipod.

B. Определение диаметра гребного винта и зазора по наружному диаметру (конфигурация гидродинамиче-

ской формы кормовой части судна, при необходимости).

C. Определение зависимости скоростных характеристик от упора для заданных условий осадки судна.

D. Выбор требуемой мощности и частоты вращения для винта (винтов).

E. Обращение в АВВ с запросами.

8.4 Расположение Azipod на корпусе судна

Следует учитывать важность установки Azipod в правильном месте на корпусе судна. Как правило, ни один узел

не должен выходить за пределы борта или транца. На основании опыта эксплуатации парной установки Azipod

рекомендуется размещать гондолы как можно ближе к корме и как можно ближе к бортам судна. Движительные

модули Azipod должны находиться друг от друга на таком расстоянии, чтобы можно было выдерживать

достаточный зазор при всех углах поворота (рекомендуется минимум 300 – 500 мм в зависимости от проекта).

Для более точных расчетов следует учесть обводы корпуса судна и водяной поток.

8.5 Гребной винт

На движителях Azipod всегда устанавливаются винты фиксированного шага, это связано с тем, что частотой

его вращения и крутящим моментом управляет преобразователь частоты. Стандартная установка Azipod

оснащена гребным винтом тянущего типа (цельнолитым или сборным). Винт с оптимальными характеристиками

выполняется под заказ на конкретное судно. АВВ несет ответственность за проектирование винта и делает это

в тесном взаимодействии с конструкторами судостроителя.

8.6 Силы, действующие на корпус судна

Нагрузки, генерируемые движительным модулем, должны передаваться на стальные конструкции корпуса

судна. После подписания контракта на этапе проектирования АВВ предоставляет расчет нагрузок и

изгибающих моментов и предлагает рекомендованную принципиальную схему установки Azipod. Azipod

соединяется с корпусом судна через рулевой модуль. Рулевой модуль приваривается к корпусу судна в качестве

конструктивного элемента.


Ahead

going

ship

configuration

Astern

going

ship

configuration

on

8.7 Условное обозначение стороны перекладки руля

Применены традиционные обозначения рулевого управления судна: ЛЕВЫЙ БОРТ (красный сигнальный) и

ПРАВЫЙ БОРТ (зеленый сигнальный). Ввиду этого следует рассмотреть два основных вида конфигурации

средств управления судном:

A. Суда, движущиеся носом вперед

B. Суда, движущиеся кормой вперед.

Рулевое оборудование на двусторонних судах (например, речных паромах) обычно оснащается на базе

комбинации двух вышеуказанных типов.

ПРИМЕЧАНИЕ: Термины Левый борт и Правый борт относятся к управлению судном. Указатель угла показывает

фактическое направление поворота движителя Azipod.

Рисунок 8-1

Концепция «плавания носом

вперед»: (Поворота вправо)

Рисунок 8-2

Концепция «плавания кормой

вперед» (поворот вправо)

Конфигурация

судна,

движущегося

носом вперед

Конфигурация

судна,

движущегося

кормой вперед


9 Пример пропульсивной системы с Azipod

и силовой установкой

В данном типовом примере к главному распределительному щиту подсоединены четыре главных генератора,

а низковольный распределительный щит получает питание от судовых трансформаторов собственных нужд.

Главный распределительный щит можно разделить на две отдельные сети посредством шиносоединительных

выключателей для повышения резервирования силовой установки.

MG1 6825

кВА 720об/

мин коэф.

мощн.

= 0,85

MG2 6825

кВА 720об/

мин коэф.

мощн.

= 0,85

MG3 6825

кВА 720об/

мин коэф.

мощн.

= 0,85

MG4 6825

кВА 720об/

мин коэф.

мощн.

= 0,85

Lср. кв. = 1312 A

Ik = 25 кА

ГРЩ

6600 В / 60 Гц

PT1

10200 кВА

ACS6000 SD

11400 кВА

ACS6000 SD

11400 кВА

TM2

1750 кВт

1200 об/мин

TM1

1750 кВт

1200 об/мин

Azipod

V11800

8500 кВт

~150 об/мин

Azipod

V11800

8500 кВт

~150 об/мин

EXT1

400 кВА

EXT2

400 кВА

TR1

2000 кВА

Распределительный щит *)

440 В/ 60 Гц

TR2

2000 кВА

PT2

10200 кВА

Рисунок 9-1 Типовая однолинейная схема судовой силовой установки


10 Перечень данных для получения

коммерческого предложения на систему

Мы нацелены на совместную работу с нашими заказчиками в интересах оптимизации конструкции судна при

разработке общей концепции постройки. Все дополнительные сведения, касающиеся эксплуатационных

характеристик судна и иных особых требований, будут также полезны.

Судоверфь:

Судовладелец:

Тип судна:

Основные размеры судна: Lpp= B= T= GT/DWT =

Коэффициент общей полноты или водоизмещение:

Оценка сопротивления (корпус без покрытия):

Скорость хода судна:

Классификационное общество:

Специальные обозначения (ледовый класс, динамическое позиционирование и т.п.):

Количество движительных модулей на судне:

Расчетная мощность движительного модуля:

Расчетный диаметр и частота вращения винта:

Требование к упору (тяговое усилие):

Главные генераторные агрегаты:(тип, частота вращения, количество и мощность агрегатов)

Напряжение и частота ГРЩ:

Напряжение вспомогательного РЩ:

Мощность носового подруливающего устройства:

Мощность вспомогательных и бытовых энергопотребителей на судне:

Количество судов, планируемых к постройке:

Сроки поставки оборудования:

Сроки поставки судна:

Приложения: (чертеж общего расположения, ледокльные характеристики, др.)



Информация для связи:

ABB Oy, Marine

Merenkulkijankatu 1 / P.O. Box

18500981 Helsinki, Finland

Тел.: +358 10 22 11

www.abb.com/marine

Documents

Система Azipod