Морская техника включает в себя проектирование из лодок, судов, нефтяных вышек и любого другого морского судна или сооружения, а также океанографических инженерию , океанической инженерии или морской инженерии . В частности, морская инженерия - это дисциплина применения инженерных наук, включая машиностроение , электротехнику , электронную инженерию и информатику , к разработке, проектированию, эксплуатации и техническому обслуживанию силовых установок гидроциклов.и бортовые системы и океанографические технологии. Он включает, помимо прочего, силовые и двигательные установки, механизмы, трубопроводы, системы автоматизации и управления для морских транспортных средств любого типа, таких как надводные корабли и подводные лодки.
История
Архимед традиционно считается первым морским инженером, разработавшим в древности ряд морских инженерных систем. Современная морская техника восходит к началу промышленной революции (начало 1700-х годов).
В 1712 году Томас Ньюкомена , кузнец , создал приведенный в действие паровой двигатель для откачки воды из шахт . В 1807 году Роберт Фултон успешно использовал паровой двигатель, чтобы продвигать судно по воде. Корабль Фултона использовал двигатель для приведения в действие небольшого деревянного гребного колеса в качестве своей морской силовой установки. Интеграция парового двигателя в гидроцикл для создания морского парового двигателя была началом профессии морского инженера. Всего через двенадцать лет после того, как « Клермон» Фултона совершил свое первое путешествие, « Саванна» стала первым морским путешествием из Америки в Европу. Примерно 50 лет спустя гребные колеса с паровым приводом достигли пика , когда был создан Great Eastern , который был размером с один из современных грузовых кораблей, длиной 700 футов и весом 22 000 тонн. Лопастные пароходы станут лидерами пароходства на следующие тридцать лет, пока не появится следующий тип движителей. [1]
В 1896 году Генри Л. Уильямс построил первые нефтяные платформы . [2]
Морские инженерные специальности
Морские архитекторы озабочены общей конструкцией корабля и его движением в воде.
Машиностроение
Инженеры-механики проектируют главную двигательную установку, элементы питания и механизации функций корабля, таких как рулевое управление, постановка на якорь , погрузочно- разгрузочные работы, отопление, вентиляция, внутреннее и внешнее кондиционирование воздуха и другие связанные требования. Системы производства и распределения электроэнергии обычно проектируются их поставщиками; Только установка является обязанностью морского инженера.
Океанографическая инженерия
Океанографическая инженерия связана с механическими, электрическими и электронными, а также компьютерными технологиями, используемыми для поддержки океанографии , а также подпадает под действие морской инженерии, особенно в Великобритании, где она находится в ведении той же профессиональной организации IMarEST .
Морское проектирование
Гражданское строительство для морской среды, проектирование и строительство стационарных и плавучих морских сооружений, таких как нефтяные платформы и морские ветряные электростанции , обычно называют морским проектированием .
Проблемы, характерные для морской техники
Гидродинамическая нагрузка
Точно так же, как инженеры-строители проектируют с учетом ветровых нагрузок на здания и мосты, морские инженеры проектируют с учетом изгиба корабля или платформы, на которую миллионы раз в течение своей жизни ударили волны.
Стабильность
Военно-морской архитектор, как и конструктор самолетов, озабочен стабильностью . Работа морского архитектора иная, поскольку корабль работает одновременно в двух жидкостях: воде и воздухе. Инженеры также сталкиваются с проблемой балансировки груза, поскольку масса корабля увеличивается, а центр тяжести смещается выше, поскольку дополнительные контейнеры штабелируются вертикально. Кроме того, вес топлива представляет проблему, поскольку наклон корабля вызывает смещение веса вместе с жидкостью, вызывая дисбаланс. Этому смещению противодействует вода внутри больших балластных танков. Перед инженерами стоит задача балансировки и отслеживания топлива и водяного балласта на корабле.
Коррозия
Химическая среда, с которой сталкиваются корабли и морские сооружения, намного суровее, чем где-либо на суше, за исключением химических заводов. Морские инженеры заботятся о защите поверхности и предотвращении гальванической коррозии в каждом проекте. Коррозию можно предотвратить с помощью катодной защиты , используя куски металла, известные как расходуемые аноды. Кусок металла, такой как цинк, используется в качестве расходуемого анода, поскольку он становится анодом в химической реакции. Это вызывает коррозию металла, а не корпуса корабля. Другой способ предотвратить коррозию - это подавать контролируемое количество слабого постоянного тока на корпус корабля, чтобы предотвратить процесс электрохимической коррозии. Это изменяет электрический заряд корпуса корабля для предотвращения электрохимической коррозии.
Противообрастающий
Защита от обрастания - это процесс устранения препятствующих организмов организмов в основных компонентах систем морской воды. Морские организмы растут и прикрепляются к поверхностям забортных всасывающих отверстий, используемых для получения воды для систем охлаждения. Электрохлорирование заключается в пропускании сильного электрического тока через морскую воду. Комбинация проточной и морской воды изменяет химический состав, создавая гипохлорит натрия для очистки от любых биологических веществ. Электролитический метод предотвращения обрастания включает пропускание электрического тока через два анода (Scardino, 2009). [3] Эти аноды обычно состоят из меди и алюминия (или железа). Медный анод выделяет ион в воду, создавая среду, слишком токсичную для биоматериала. Второй металл, алюминий, покрывает внутреннюю часть труб, чтобы предотвратить коррозию. Другие формы морских растений, такие как мидии и водоросли, могут прикрепляться к днищу корпуса корабля. Это приводит к тому, что корабль имеет менее гидродинамическую форму, поскольку он не будет однородным и гладким по всему корпусу. Это создает проблему меньшей топливной эффективности, поскольку замедляет движение судна (IMO, 2018). [4] Эту проблему можно решить, используя специальную краску, предотвращающую рост таких организмов.
Контроль загрязнения
Выбросы серы
Сжигание судового топлива может привести к выбросу вредных загрязнителей в атмосферу. Суда используют судовое дизельное топливо в дополнение к мазуту . Мазут, являющийся самым тяжелым из очищенных масел , при сгорании выделяет диоксид серы . Выбросы диоксида серы могут повысить кислотность атмосферы и океана, нанося вред морской жизни. Однако мазут можно сжигать только в международных водах из-за создаваемого загрязнения. Это коммерчески выгодно из-за экономической эффективности по сравнению с другими видами судового топлива. Предполагается, что к 2020 году тяжелый мазут будет выведен из коммерческого использования (Smith, 2018). [5]
Сброс нефти и воды
Вода, масло и другие вещества собираются на дне судна в так называемом трюме. Трюмная вода перекачивается за борт, но должна пройти проверку на пороговое значение загрязнения 15 ppm (частей на миллион) сбрасываемой нефти. Вода проверяется и либо сбрасывается, если она чистая, либо рециркулируется в сборный резервуар для отделения перед повторным испытанием. Бак, в который его отправляют обратно, сепаратор нефтесодержащей воды, использует силу тяжести для разделения жидкостей из-за их вязкости. Суда более 400 брутто-тонн должны нести оборудование для отделения нефти от трюмной воды. Кроме того, в соответствии с требованиями МАРПОЛ, все суда более 400 брутто-тонн и все нефтяные танкеры более 150 брутто-тонн должны регистрировать все перевозки нефти в журнале нефтяных операций (EPA, 2011). [6]
Кавитация
Кавитация - это процесс образования воздушного пузыря в жидкости из-за испарения этой жидкости в области низкого давления. Эта область низкого давления снижает температуру кипения жидкости, позволяя ей испаряться в газ. В насосах может иметь место кавитация, которая может вызвать повреждение рабочего колеса, которое перемещает жидкости через систему. Кавитация также наблюдается в двигательной установке. Карманы низкого давления образуются на поверхности лопастей гребного винта по мере увеличения его оборотов в минуту (IIMS, 2015). [7] Кавитация на гребном винте вызывает небольшой, но сильный взрыв, который может деформировать лопасть гребного винта. Чтобы решить эту проблему, большее количество лопастей обеспечивает такое же количество движущей силы, но с меньшей скоростью вращения. Это очень важно для подводных лодок, поскольку гребной винт должен обеспечивать относительно тихую работу судна, чтобы оставаться скрытым. С большим количеством лопастей гребного винта судно может развивать такое же количество движущей силы при меньших оборотах вала.
Карьера
В 2012 году средний годовой заработок морских инженеров в США составлял 96 140 долларов США, а средняя почасовая оплата - 46,22 доллара США. [8]
Рост отрасли
Прогнозируется, что с 2016 по 2026 год судостроение вырастет примерно на 12%. В настоящее время работает около 8 200 морских архитекторов и морских инженеров, однако ожидается, что к 2026 году это число увеличится до 9 200 (BLS, 2017). [9] Эта тенденция может быть связана со спросом на ископаемое топливо, получаемое в результате морского бурения и добычи полезных ископаемых. Кроме того, 90% мировой торговли осуществляется за границей с помощью около 50 000 судов, и все они требуют инженеров на борту и у берега (ICS, 2017). [10]
Образование
Морские университеты предназначены для обучения и подготовки студентов по морским специальностям. Морские инженеры, как правило, имеют степень бакалавра в области морской инженерии, морских инженерных технологий или морских систем. Практическое обучение ценится работодателями наряду со степенью бакалавра.
Профессиональные учреждения
- САМЫЙ
- Общество подводных технологий
- IEEE Oceanic Engineering Society
- Морской инженерно-исследовательский институт
- Королевский институт военно-морских архитекторов (RINA)
- Общество военно-морских архитекторов и морских инженеров (SNAME) - всемирное сообщество, которое сосредоточено на развитии морской индустрии. SNAME была основана в 1893 году. [11]
- Американское общество морских инженеров (ASNE)
- Школа морской инженерии Кунджали Мараккар
Смотрите также
- Машинное отделение
- Инженер-офицер (судно) - лицензированный моряк, отвечающий за силовые установки и вспомогательные системы.
- Морская архитектура
- Морская электроника
- Военно-морская архитектура - инженерная дисциплина, связанная с проектированием и постройкой морских судов.
- Океанография - изучение физических и биологических аспектов океана.
Рекомендации
- Перейти ↑ Kane, JR (1971). Морская инженерия. Нью-Йорк: SNAME (стр. 2-3)
- ^ Брюс А. Уэллс, (2003) История морской нефти, Американское историческое общество нефти и газа. Источник 4/10/14 http://aoghs.org/offshore-exploration/offshore-oil-history/
- ^ Скардино (2009). «Борьба с обрастанием с помощью воздушно-пузырьковых завес: защита стационарного судна» . Журнал морской инженерии и технологий . 8 : 3–10. DOI : 10.1080 / 20464177.2009.11020214 .
- ^ «Противообрастающие системы» . Международная морская организация . 2018.
- ^ Смит (2018). «Эко-суда: новая норма для судов высшего уровня» . Морской репортер и инженерные новости .
- ^ "Сепараторы нефтесодержащих трюмных вод" (PDF) . Управление по управлению сточными водами Агентства по охране окружающей среды США . 2011 г.
- ^ "Введение в пропеллерную кавитацию" . Международный институт морской съемки . 2015 г.
- ^ Бюро статистики труда Министерства труда США. (8 января 2014 г.) Морские инженеры и корабельные архитекторы, Бюро статистики труда. Источник по состоянию на 2 апреля 2014 г. http://www.bls.gov/ooh/architecture-and-engineering/marine-engineers-and-naval-architects.htm.
- ^ «Профессиональный справочник: морские инженеры и корабельные архитекторы» . Бюро статистики труда . 24 октября 2017 года.
- ^ «Судоходство и мировая торговля» . Международная палата судоходства . 2017 г.
- ^ Общество военно-морских архитекторов и морских инженеров (2013) О SNAME, Обществе военно-морских архитекторов и морских инженеров. Получено 2 апреля 2014 г. http://www.sname.org/Membership1/AboutSNAME.