Судовые системы

 
 
 
 
С. Г. Яковлев,  
к. т. н., доцент, заслуженный работник транспорта РФ 
 
 
 
 
 
 
СУДОВЫЕ СИСТЕМЫ 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2023 

УДК 629.5.06 
ББК 39.46 
Я47 
 
 
Рецензенты: 
доцент кафедры «ЭСЭУ» ФГБОУ ВО «ВГУВТ»  
Юрий Вениаминович Варечкин; 
к. т. н., доцент, директор по технической политике  
ООО «Гидротермаль» Сергей Николаевич Валиулин 
 
 
 
 
Яковлев, С. Г. 
Я47   
Судовые системы : учебное пособие / С. Г. Яковлев. – 
Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. – 180 с. : ил., 
табл. 
ISBN 978-5-9729-1381-7 
 
Рассмотрены основные судовые системы, в том числе и 
нефтеналивных судов. Изложены общие положения по их назначению, устройству, принципу действия. Приведены требования 
Международных конвенций ПДМНВ 78, МАРПОЛ 73/78, Правил Российского речного регистра, Правил морского регистра судоходства, Санитарных правил. Дана информация, необходимая 
для определения технических показателей насоса при работе в 
судовой системе.  
Для студентов специальности 26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок».  
 
УДК 629.5.06 
ББК 39.46 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1381-7   ” Яковлев С. Г., 2023 
 
  ” Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 
 
  ” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 

Принятые сокращения 
 
СП – санитарные правила 
ПРРР – правила Российского речного регистра 
РМРС – Российский морской регистр судоходства  
МК МАРПОЛ 73/78 – Международная конвенция по 
предотвращению загрязнения с судов 1973 г., измененная Протоколом 1978 г. к ней, с учетом поправок, принятых Комитетом 
защиты морской среды ИМО 
ИМО – Международная Морская Организация 
МК ПДМНВ-78 – Международная конвенция о подготовке и дипломировании моряков и несении вахты 
САЗРИУС – система автоматического замера, регистрации и управления сбросом балластных и промывочных вод 
БПК5 – биохимическое потребление кислорода в течение  
5 суток, необходимое для полного разложения органических 
продуктов в 1 л сточных вод без доступа кислорода и света 
БВ – балластные воды 
СВ – сточные воды 
НСВ – нефтесодержащие воды 
ВВ – взвешенные вещества 
СИГ – система инертных газов 
ГСПГ – горячеструйный подогрев груза 
ОТ – органический теплоноситель 
АОС – аэрозолеобразующий состав 
СУБВ – система управления балластными водами 
План УБВ – план управления балластными водами  
Станция ППВ – станция приготовления питьевой воды 
 
 
 
 
 
3 


Введение 
Предлагаемый материал предназначен для освоения дисциплины «Судовые вспомогательные механизмы, системы и 
устройства и их эксплуатация» специальности 26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок» и, в частности, 
специализации «Эксплуатация судовых энергетических установок судов смешанного река-море плавания». Написание его связано с появлением новых конструктивных решений судовой арматуры, насосов, в том числе грузовых нефтеналивных судов, 
систем пожаротушения, водоснабжения. 
Инженерный аспект деятельности специалиста предполагает умение определять параметры работы насоса в судовой системе, подбирать насосы для работы в судовой системе. В связи 
с этим в работе представлен раздел, позволяющий выполнить 
графоаналитическим способом необходимые расчеты, определить условия бескавитационной работы насоса, оценить параметры насосов при их совместной работе. 
Одной из важнейших целей, провозглашённых в конвенциях Международной морской организации, является содействие 
усилению охраны человеческой жизни. Статистика свидетельствует, что часто речники и моряки становятся жертвами стихии или получают травмы в период работы на судах, однако 
профессионализм и хорошая судовая практика могут обеспечить безопасную жизнь людей и самого судна. В связи с этим 
приведены требования международных и отечественных регламентирующих документов, обеспечивающих сохранность жизни членов экипажа и экологическую безопасность судов.  
Представленные схемы судовых систем и конструкции 
элементов судового оборудования комментируются примерами 
их применения на современных судах. 
 
 
 
4 


1. Работа насоса в судовой системе 
1.1. Работа насоса на простой трубопровод 
Одним из основных уравнений, служащих для определения параметров насоса при работе в судовой системе, является 
уравнение Бернулли, которое для простого трубопровода длиной l (м) и диаметром d (м) между сечениями 1–1 и 2–2 (рис. 1) 
имеет вид:  
 
Рис. 1. Простой трубопровод 
 
 
ʟభ
஡୥൅
୚భ
మ
ଶ୥൅Zଵൌ
ʟమ
஡୥൅
୚మ
మ
ଶ୥൅Zଶ൅ʜʡଵ,  
(1) 
где    ʟଵ, ʟଶെ давление жидкости в сечениях 1–1 и 2–2, соответственно, Па; 
V1, V2 – скорость движения жидкости в сечениях 1–1 и  
2–2, м/с;  
Z1, Z2 – высоты расположения центра тяжести сечений 1–1 
и 2–2 относительно плоскости сравнения, м; 
ния и в местных сопротивлениях между сечениями 1–1 и 2–2, м.  
 
ȡ – плотность жидкости, кг/м3; 
g – ускорение свободного падения, м/с2; 
ʜʡଵ – потери напора на преодоление сопротивление тре5 


Левую часть уравнения (1), представляющую собой 
удельную энергию жидкости в сечении 1–1, обозначим е1: 
 
ʟభ
஡୥൅
୚భ
మ
ଶ୥൅Zଵൌ е1,  
(2) 
а правую часть, представляющую собой удельную энергию 
жидкости в сечении 2–2 – е2: 
 
ʟభ
஡୥൅
୚భ
మ
ଶ୥൅Zଵൌ е2.  
(3) 
Для насосной установки (рис. 2), в которой насос подает 
жидкость из бака А в бак В по трубопроводу Т1 разность указанных удельных энергий е2 и е1 жидкости на свободных поверхностях (сечения 1–1, 2–2) в баках запишется в виде 
 
е2- е1 = 
ʟమିʟభ
஡୥
൅
୚మ
మି୚భ
మ
ଶ୥
൅ZଶെZଵ,  
 
где  ʟଵ, ʟଶെ давление жидкости на свободной поверхности  
в нижнем и верхнем баках, Па; 
V1, V2 – скорость движения жидкости на поверхности  
в нижнем и верхнем баках, м/с; 
Z1, Z2 – высоты расположения свободных поверхностей  
в нижнем и верхнем баках относительно плоскости сравнения, м. 
 
 
 
Рис. 2. Схема насосной установки 
 
6 


Для перемещения жидкости по трубопроводу Т1 необходимо затратить энергию (потребный напор): 
 
ʜʡଵ
ᇱ
ൌˈଶെˈଵ൅ʜʡଵ,  
(4) 
ˆˇˈ    НТ1 – потери напора на преодоление сопротивление трения 
и в местных сопротивлениях, м, определяются по формуле: 
 
ʜʡଵൌ0,0827
୕ʡభ
మ
ୢ൅ȭɃቁ,  
(5) 
ୢరቀɉ
୪
где     ɉ – коэффициент сопротивления трения;  
 
Для представленной схемы насосной установки (рис. 2) 
l, d – длина и диаметр трубопровода (рис. 2), м; 
ȭɃ – сумма коэффициентов местных сопротивлений; 
Qʡଵ– расход в трубопроводе, м3/с.   
ˇ˃˅ˎˈːˋˈ ː˃ ˔˅ˑ˄ˑˇː˞˘ ˒ˑ˅ˈ˓˘ːˑ˔˕ˢ˘ в баках одинаково и 
равно атмосферному, т. е. Р1 = Р2 = 0 и скорости в сечениях 1–1  
и 2–2 V1 = V2 = 0 (площадь свободной поверхности жидкости  
в баках много больше площади сечения трубопроводов). Следовательно, уравнение (4) будет иметь вид: 
По уравнению (6) строят кривую потребного напора в зави 
ʜʡଵ
ᇱ
ൌܼଶെܼଵ൅0,0827
୕ʡభ
మ
ୢ൅ȭɃቁ. 
(6) 
ୢరቀɉ
୪
симости от расхода в трубопроводе Hʡଵ
ᇱ= f(Qʡଵ). Задавая Qʡଵ  
(5 ÷ 6 произвольных значений) рассчитывают ʜʡଵ
ᇱ (табл. 1). 
Зависимость потребного напора от расхода Hʡଵ
ᇱ= f(Qʡଵ) 
представляет собой квадратичную параболу, поэтому полученные точки следует соединить плавной кривой (рис. 3). 
 
Таблица 1 
Исходные данные для построения кривой потребного напора 
0 
 
 
 
 
Расход 
Qʡଵ, м3/с (задаваемые значения)  
Потребный 
Z2–Z1 
 
 
 
 
напор 
ʜʡଵ
ᇱ, м (рассчитываемые значения)  
 
Подача насоса Q, установленного на трубопроводе, равна 
расходу в трубопроводе Qʡଵ, а напор H насоса соответствует 
потребному напору ʜʡଵ
ᇱ. 
7 


Уравнение материально-энергетического балансов: 
Q = Qʡଵ; 
Эти условия выражаются точкой пересечения напорной 
 
Н = ʜʡଵ
ᇱ. 
(7) 
характеристики насоса Н = f(Q) и Hʡଵ
ᇱ= f(Q) (рис. 3), точка А – 
рабочая точка, по ней определяют подачу QА, а по подаче – 
напор НА, мощность N и КПД Ș насоса (рис. 4).  
 
 
Рис. 3. Определение рабочей точки 
 
 
 
Рис. 4. Определение параметров насоса 
8 


1.2. Работа насоса на два трубопровода,  
соединённые параллельно 
 
На схеме, изображенной на рисунке 5, трубопроводы Т1 и 
Т2, на которые работает насос, соединены параллельно. 
Здесь ек1 и ек2 равны, т. к. геометрический подъём отсутствует, давление в баках одинаково. Задана характеристика насоса Н = f(Q), характеристики трубопроводов НТ1 = f(Q), НТ2 = f(Q) 
построены по приведенному выше методу (рис. 6). 
 
 
Рис. 5. Схема насосной установки с трубопроводами,  
соединенными параллельно 
 
 
 
 
Рис. 6. Характеристики насоса Н = f(Q)  
и трубопроводов НТ1 = f(Q), НТ2 = f(Q) 
9 


 
Рис. 7. Определение точки характеристики эквивалентного 
трубопровода ʜʬʡଵିଶൌfሺQሻ 
 
Для построения характеристики эквивалентного трубопровода ʜʬʡଵିଶൌfሺQሻ,  заменяющего собой НТ1 = f(Q), НТ2 = f(Q), 
следует сложить расходы при одинаковых потерях напора, т. е. 
Q1 + Q2 при постоянных потерях напора H = const (LK + LN = LD 
или LK = ND). Результат построения – точка D (рис. 7). 
Такая процедура выполняется 5–6 раз для произвольных значений потерь напора, и в результате по точкам D,  Dᇱ, Dᇱᇱ, Dᇱᇱᇱ и др. 
строится характеристика эквивалентного трубопровода НЭТ1–2 = f(Q) 
(рис. 8).  
По рабочей точке А пересечения кривых Н = f(Q) и 
ʜʬʡଵିଶൌfሺQሻ (рис. 9) определяют:  
x QА – подачу насоса (суммарный расход в трубопроводах);  
x НА – напор насоса;  
x расходы в трубах Q1 и Q2 по точкам 1 и 2. 
 
10