СОДЕРЖАНИЕ
Введение
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1. Назначение и основные элементы якорно-швартовых устройств........3
1.2. Требования Регистра РФ.........................................5
1.3. Метод выбора электродвигателя якорно-швартовного устройства...... 3
РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Расчет якорного снабжения.......................................6
2.2. Расчет электропривода якорно-швартового устройства................ 6
2.3. Расчет и построение характеристик асинхронного двигателя...........14
2.4. Итоговый выбор двигателя........................................25
АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
3.1. Анализ систем управления......................................... 25
3.2. Анализ и описание работы схемы...................................27
3.3. Анализ защиты электродвигателей...................................29
ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................... 31
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.......................................32
ВВЕДЕНИЕ
Электропривод представляет собой электромеханическую систему, состоящую из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенную для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением.
Современное машинное устройство или, как его называют иначе, производственный агрегат состоит из большого числа разнообразных деталей, отдельных машин и аппаратов, выполняющих различные функции. Все они в совокупности совершают работу, направленную на обеспечение определенного производственного процесса. Необходимо хорошо знать назначение отдельных элементов, составляющих машинное устройство, так как без этого невозможно правильно обслуживать ее в эксплуатации.
Цель курсового проекта – рассчитать электропривод якорно-швартового устройства судна. Для этого необходимо: выбрать якоря и якорные цепи, рассчитать тяговые усилия и моменты на валу, по полученным расчетным данным выбрать подходящий двигатель, построить механическую и электромеханическую характеристику, а также построить нагрузочные диаграммы и выбрать схему управления электроприводом якорно-швартового устройства судна.
ТЕОРИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
В состав якорно-швартовного устройства входят якоря, якорные цепи, якорно-швартовная лебедка, исполнительный двигатель и система управления.
Якоря. В настоящее время чаще всего применяют якоря с поворотными лапами (якоря Холла), которые обладают большой держащей силой, легко укладываются по-походному и состоят из небольшого числа грубо обработанных деталей. Каждое судно снабжают двумя или тремя так называемыми становыми якорями, расположенными в носовой части судна. Третий якорь считается запасным и носит название штормового.
Количество и массу становых якорей и цепей определяют по таблицам в зависимости от так называемой характеристики якорного снабжения судна:
где - весовое водоизмещение судна при осадке по летнюю грузовую марку, т.;
В - ширина судна наибольшая, м
h - высота от летней грузовой ватерлинии до верхней кромки настила палубы самой.высокой рубки, м;
А - площадь парусности в пределах длины судна L, определяется по диаметральной плоскости судна в пределах от летней грузовой ватерлинии, м2.
Якорные цепи. Роль гибкой связи, соединяющий якорь с судном, выполняют якорные цепи (цепные канаты). Якорная цепь состоит из
отдельных частей – смычек длиной от 20 до 25 м. Звенья якорной цепи имеют распорки (контрфорсы), что увеличивает их прочность примерно на 20 %.
Общую длину и калибр якорной цепи определяют по указанной выше характеристике якорного снабжения Nc. Под калибром d принято понимать диаметр ценного железа, который колеблется в переделах от 30 до 100 мм. Калибр цепи находят по таблицам или легко определяют (в миллиметрах) по формуле:
,
где 
- масса якоря, кг.
Применение цепей в качестве якорного каната обуславливается следующими причинами. Метр цепи весит в 5 – 6 раз больше метра равнопрочного стального троса той же длины, благодаря этому якорные цепи обеспечивают получение значительно большей держащей силы. Буферные свойства цепи уменьшают размах килевой качки и меньше подвержены коррозии в морской воде.
Якорно-швартовные лебедки. Для отдачи и подъема якоря, а также для швартовных операций служат якорно-швартовные лебедки: шпили и брашпили, различающиеся тем, что у первых ось кулачкового барабана расположена вертикально, а у вторых – горизонтально. И те, и другие располагают в носовой части судна, но брашпили вместе с основной частью электрооборудования устанавливают на палубе и почти не занимают внутренних помещений. Эта особенность обеспечила им широкое распространение на судах торгового флота. У шпилей на палубе размещают лишь якорно-швартовный барабан и тумбу управления. Все остальное оборудование находится в подпалубных помещениях судна.
Брашпиль обычно приводится в движение трехскоростным асинхронным двигателем типа МАП.
В настоящее время шпили и брашпили выполняют с не самотормозящимися червячными редукторами, что объясняется желанием повысить КПД установки. На крупных судах устанавливают два якорно-швартовных шпиля – по числу якорей. На мелких судах один шпиль используют для поочередного подъема обоих якорей.
Электропривод якорно-швартовных устройств служит для подъема и опускания якорей, а также для подтягивания судна к берегу при выполнении швартовных операций. На стоянках глубиной свыше 50 м скорость опускания якоря регулируют электродвигателем, который разгоняясь, переходит в режим рекуперативного торможения.
По правилам Регистра РФ, съемка судна с якоря должна длится не более 30 мин. Следовательно, исполнительный двигатель якорно-швартовного устройства всегда работает в кратковременном режиме. Якорный электропривод – одно из наиболее ответственных судовых устройств, определяющий безопасность мореплавания. К нему предъявляются жесткие требования, согласно которым электопривод должен обепечивать:
· съемку судна с якоря при любом состоянии погоды и моря
· стоянку двигателя под током в течении 30 с
· широкий диапазон и достаточную плавность регулирования скорости исполнительного двигателя
· удержание якоря на весу при снятом напряжении.
Основным режимом работы электропривода якорно-швартовного устройства принято считать подъем одного якоря с нормальной глубины стоянки.
РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
Характеристика якорного снабжения для всех судов определяется по формуле:
где Δ – весовое водоизмещение судна при осадке по летнюю грузовую марку, т;
B – ширина судна наибольшая, м;
h – высота от летней грузовой ватерлинии до верхней кромки настила палубы самой высокой рубки, м;
A – площадь парусности в переделах длины судна L, определяется по диаметральной плоскости судна в пределах от летней ватерлинии, м2.
Усилие натяжения у клюза на различных стадиях съемки судна с якоря.
Введем следующие обозначения участков цепи, выбираемой при съемке судна с якоря:
– общая длина цепи одного якоря
– не смачиваемый участок цепи от жвакогалса до клюза
– длина вытравленной цепы (длина цепи на клюзе)
– длина свободно провисающей цепи от клюза до грунта.
L1, L2, L3, L4 – участки цепи, выбираемые на соответствующих стадиях съемки судна с якоря.
Воспользовавшись этими обозначениями можно написать
где 
- глубина постановки, выбираемая в зависимости от калибра цепи.
принять в курсовом проекте равным 2Т, где Т – осадка (м)
Отсюда
(м)
Длину свободно провисающей цепи 
находим из уравнения
Где 
равнодействующая ветра и течения.
Силу течения находят из формулы Фруда
(кг)
- коэффициент трения о воду
- скорость движения воды относительно судна
– смоченная поверхность корпуса судна, определяется из формулы Семеки
(м2)
L, B, T – длина, ширина и осадка судна (м)
коэффициент полноты водоизмещения
(м2) – водоизмещение судна
кг/м3 – плотность морской воды или 
Тц /м3
Отсюда, характеристика якорного снабжения судна равна:
127,2+78+40=245,2
Калибр цепи: 28 мм
Число якорей: 3
Средняя масса якоря: 800 кг
Наименьшая длина двух цепей: 340 м
Расчетная глубина стоянки: 100 м
- смоченная поверхность корпуса судна
Найдем силу течения по формуле Фруда:
Сила ветра находится по формуле:
(кг)
– коэффициент удельного давления ветра
– парусящая поверхность судна
В – ширина надстройки. В курсовом проекте принять в=B (м)
h – высота надстройки (м)
Равнодействующая ветра и течения равна:
Вес одного погонного метра цепи определяется из формулы
(кг)
где 
– вес погонного метра погруженной в воду якорной цепи
кг/м3 – удельный вес якорной стали
кг/м3 – удельный вес морской воды
– вес погонного метра якорной цепи с распорками
= 28 мм – калибр цепи
(кг)
Длина свободно провисающей цепи находим
(м)
(м)
(м)
На первой стадии съемки судна с якоря, усилие у клюза является постоянным. Оно состоит из горизонтальной составляющей N, идущей на преодоление силы сопротивления ветра и течения F, и вертикальной составляющей, образованной весом провисающей части цепи 
(кг)
На второй стадии съемки судна с якоря натяжение у клюза изменяется от F1 до F3. Для упрощения расчета принимаем, что это изменение происходит по линейному закону.
На третьей стадии полагаем, что F3 = const считаем, что двигатель находится в режиме короткого замыкания. Следовательно, L3 = 0. Усилие в момент срыва якоря от грунта, сильно зависящее от характера грунта и других, трудно учитываемых условий, поддается лишь ориентировочному определению и принимается равным
ро
(кг)
После отрыва якоря от грунта усилие у клюза резко уменьшается.
В начале четвертой стадии оно определяется весом якоря и свободно висящего участка цепи:
,
(кг)
По мере уменьшения этого участка цепи усилие на клюзе линейно уменьшается до значения в конце периода:
(кг)