Судовые энергетические запасы и автономность судна

Судовые энергетические запасы (СЭЗ), т. е. запасы топлива, смазочного масла и пресной воды, необходимые для обеспе­чения работы СЭУ, в значительной мере определяют авто­номность судна или длительность выполнения судном своих функций при определенных, заранее предусмотренных режимах его использования.

Очевидно, что масса СЭЗ и автономность судна связаны зависимостями

,

где  — масса СЭЗ, т; —часовой расход энергетических за­пасов в -м режиме использования судна, т/ч; — продолжи­тельность -го режима, ч;  — количество расчетных режимов;  — автономность, ч.

Обычно значения  при проектировании относятся к прямо или косвенно заданным величинам, и задача заключается в опре­делении  и . Вместе с тем, при изменяющихся условиях использования судна часто приходится решать и обратную за­дачу, т. е. при известной   определять значения .

Топливо составляет основную часть массы СЭЗ (исключение в этом отношении представляют лишь ядерные энергетические установки). К непосредственным потребителям топлива на судне относятся главные и вспомогательные парогенераторы, главные и вспомогательные ДВС и ГТД, а также такие вспо­могательные устройства, как генераторы инертного газа и уст­ройства для сжигания мусора. Расход топлива для какого-либо режима работы СЭУ определяется составом введенных в дей­ствие потребителей топлива, причем различные потребители часто используют топливо различных сортов.

Режимы работы СЭУ могут быть разделены на ходовые и стояночные. Расходы топлива для ходовых режимов, как пра­вило, значительно больше, чем для стояночных. Количество рассматриваемых расчетных режимов работы СЭУ обычно ограничивают, принимая во внимание только наиболее харак­терные длительные режимы.

Расчетные режимы использования судна и их продолжи­тельность в технических заданиях на проектирование в прямой форме обычно не указывают, а задают лишь скорость судна и дальность плавания. Указанные режимы включают:

— ходовые режимы;

— стояночные режимы с проведением активных операций, определяемых назначением судна (погрузка, выгрузка, стоянка с пассажирами на борту и др.);

— стоянка без проведения активных операций (непроизво­дительные простои судна).

Продолжительность -го ходового режима составляет

,

где  — продолжительность -го ходового режима, ч;  — дальность плавания, мили, при скорости судна , уз.

Продолжительность -го стояночного режима с проведением активных операций в общем виде будет

,

где  — продолжительность стоянки с проведением активных операций, ч; — объем работы по проведению -й операции (например, объем грузовой операции, т);  — интенсивность выполнения -й операции (например, интенсивность грузовых работ, т/ч).

Интенсивность выполнения операций зависит от их харак­тера (например, рода груза), от конструктивных особенностей судна (например, размеров грузовых люков, производительно­сти судовых погрузочно-разгрузочных устройств и т. п.) и от внешних условий (например, технической оснащенности порта, организации грузообработки судов и т. п.).

Значения интенсивности выполнения стояночных активных операций при расчетах принимают в соответствии с действую­щими нормативами или на основе опытных данных по близким прототипам.

Общая продолжительность стояночного времени с учетом стоянки без проведения активных операций может быть опре­делена как

,

где  — коэффициент полезного использования стояночного времени; для морских транспортных судов .

Таким образом, автономность судна может быть представ­лена в виде суммы

где  — суммарное ходовое время, ч;  — количество расчет­ных ходовых режимов за период автономности;  — количе­ство расчетных стояночных режимов с проведением активных операций.

Прогнозирование характеристик наиболее вероятных режи­мов использования проектируемого судна может быть доста­точно обоснованным лишь для специализированных судов, предназначенных для работы на определенной трассе. Во мно­гих случаях прогнозирование эксплуатационного использования морских судов за весь срок их службы не может быть одно­значным, и расчеты СЭЗ в этих случаях приобретают в извест­ной степени условный характер.

Определение характеристик расчетных режимов следует производить с учетом особенностей использования СЭУ и су­дов, для которых они предназначены.

Для судов с ДВС расчетные скорости хода определяют, ис­ходя из эксплуатационной мощности двигателей, равной 85— 90 % их номинальной (длительной максимальной) мощности. Установки грузовых транспортных судов с ДВС мощностью более 2000 кВт могут обеспечить работу утилизационного па­рогенератора, производительность которого будет достаточна для удовлетворения общесудовых потребностей. При этом ис­ключается необходимость работы вспомогательного парогене­ратора на топливе в ходовых режимах. При мощности более 6000—6500 кВт установки с ДВС, имеющие развитую систему утилизации теплоты, могут обеспечить не только тепловой, но и электрической энергией все вспомогательные судовые потре­бители. В этом случае расход топлива в ходовых режимах бу­дет иметь место только для главных ДВС.

Суда, перевозящие груз только в одном направлении (неф­теналивные суда, газовозы и др.), выполняют обратные переходы в балласте при неполной осадке. В этом случае при вин­тах фиксированного шага главные двигатели смогут развивать уменьшенную по отношению к нормальной эксплуатационной мощность (примерно 0,95 нормальной эксплуатационной мощ­ности), а скорость судна будет несколько больше скорости при полной осадке (примерно на 5—7%). При ВРШ главные двигатели в балластном переходе смогут развивать полную мощ­ность, что приведет к дополнительному возрастанию скорости (ориентировочно на 7—9 % по отношению к скорости хода в полном грузу).

Подогрев нефтяных грузов и мойка грузовых танков на нефтеналивных судах, а также охлаждение грузовых трюмов на рефрижераторных судах требуют значительных дополни­тельных расходов энергии, что должно учитываться при расче­тах СЭЗ. В целях экономии энергии разогрев нефтяных грузов при дальних переходах часто осуществляют только за несколько суток до прибытия в порт назначения.

Для буксирных судов характерными ходовыми режимами являются ход с возом и свободный ход при значительно боль­шей скорости, с использованием полной мощности установки. В связи с этим в технических заданиях на проектирование та­ких судов дальность плавания обычно не оговаривают, а указывают требуемую продолжительность работы СЭУ при полной мощности без пополнения СЭЗ.

Режимы работы СЭУ рыбодобывающих судов отличаются сравнительно большим разнообразием. Наиболее характерными режимами следует считать переходы в район промысла и обратно, переходы в районе промысла, совершаемые во многих случаях с пониженной скоростью, а также режим траления. В районе дальнего промысла СЭЗ таких судов могут неодно­кратно пополняться с обеспечивающей базы — нефтераздатчика. В связи с различными возможными условиями исполь­зования рыбодобывающих судов определение характеристик режимов работы СЭУ для них может носить многовариантный характер.

Изменения водоизмещения и скорости судна по мере рас­ходования СЭЗ при расчетах автономности обычно не учиты­вают, однако в отдельных случаях, когда СЭЗ составляют зна­чительную долю нагрузки, может оказаться необходимым учи­тывать такие изменения.

Выполнение расчетов СЭЗ при проектировании СЭУ и судна требует специального внимания, так как масса СЭУ по суще­ству должна рассматриваться как суммарная масса собственно установки и обеспечивающих ее работу СЭЗ. Для морских су­дов масса СЭЗ не только соизмерима с массой СЭУ, но во многих случаях значительно превышает ее, оказывая сущест­венное влияние на нагрузку судна в целом.

На начальных стадиях проектирования масса СЭЗ , т, во многих случаях может определяться приближенно на основе расчета расхода топлива для наиболее характерного ходового режима:

,

где  — коэффициент, учитывающий запасы масла и техниче­ской воды;  — коэффициент, учитывающий расходы топлива на стоянках, потери топлива, эксплуатационный запас;  — дальность плавания, мили;  — расчетная скорость судна, уз;  — удельный расход топлива на СЭУ для расчетного режима, ; — суммарная мощность главных агрегатов при расчетной скорости хода, .

Численные значения коэффициентов  и  могут прини­маться на основе данных по близким прототипам. Ориентиро­вочно коэффициенты составляют: ; .

Значение  должно быть определено как

Приведенные ниже выражения для определения запасов топлива и масла следует рассматривать не как однозначно установленные и пригодные для всех случаев, а лишь как типовые примеры определения СЭЗ. Расчеты СЭЗ для каждой отдельной СЭУ должны уточняться с учетом особенностей установки и конкретных условий эксплуатационного использования судна.

Расчеты СЭЗ целесообразно выполнять в табличной форме. Многовариантные расчеты СЭЗ и дальности плавания при од­новременном многообразии расчетных режимов могут быть вы­полнены с использованием ЭВМ по заранее разработанной программе.

Объем цистерн , для хранения СЭЗ определяют по формуле

,

где  — коэффициент «мертвого» запаса ();  — коэффициент недолива ();  — коэффи­циент, учитывающий объем, занимаемый набором ();  — коэффициент теплового расширения при нагреве ()—учитывают только для топливных цистерн, имеющих обогрев;  — расчетный запас топлива, масла или технической воды, т;  — плотность соответственно топлива, масла или воды, кг/м³.

Задание 3

Рассчитать судовые запасы топлива, масла, пресной воды на рейс

 

Таблица 7 - Исходные данные

№ п/п	Тип судна	Автон. плав.	Кол-во людей	Тип, кол-во и мощность ГД (кВт)	Кол-во и мощность ВДГ	Кол-во и произв. ВПК
1.	БМРТ «Наталья Ковшова»	120	50	6PC-2L 2х2520	6PC-2L 1х2520	2х3,1
2.	БМРТ «Алтай»	70	40	бЧН31,8/33 4х730	6ЧН31,8/33 1х730	КВВК 2,5/5 2х2,5
3.	БМРТ «Грумант»	74	38	650VBF.90 1х2269	625-МТВН-.40 3х370	1х3,0
4.	БМРТ «Рембрандт»	60	40	8TAD.48 1х2196	BR278S 3х442	1х4,5
5.	БМРТ «Лесков»	60	30	8TD-48 1х1756	6BAH22 4х275	1х3,5
6.	БМРТ «Маяков­ский»	80	33	8DP43/61.-B1 1х1464	6Ч25/34 4х219	2х2,0
7.	БМРТ «Пушкин»	80	30	G6Z52/90 1х1390	G6V23533 4х223	1х3,0
8.	РТМ «Атлантик»	60	28	8NVD482AU 2х849	8NVD361 4х293	1х2,5
9.	РТМ «Тропик»	60	27	8NVD48U 2х490	8NVD36 4х293	1х1,6
10.	БМРТ «Пулковский меридиан»	70	40	6ЧН40/46 2х2580	6ЧН18/22 3х220	1х4,0
11.	БМРТ «Прометей»	70	40	8NZD72/48 1х2850	6VD26/20AL- 2 4х660	1х4,0
12.	БМРТ «Горизонт»	70	45	6L525IIPW 2х2570	8ЧH25/34- 2 2х440	1х4,0
13.	РТМС «Спрут»	110	45	6ZD40/48 2х2650	6AL2/30 2х810	1х5,0
14.	РТКС «Антарктида»	73	42	6ЧН40/46 2х2580	8ЧH25/34.-2 2х440	1х4,0 1х6,3
15.	БМРТ «И. Бочков»	80	38	8ZL40/48 1х3820	6A25 2х810	1х4,0
16.	БСТ «Родина»	50	35	8ZL40/48 1х3820	6A25 2х810	1х1,6
17.	ТСМ «Орленок»	34	25	8VD26/20AL-2 2х880	6VD26/20AL-22х660	1х1,2
18.	МРТР пр1296	20	10	8NVD36A-1U 1х425	6ЧН18/22 2х165	КВА 0.5/5 1х0.5
19.	МРСТРпр 13301	10	7	6ЧНСП18/22 1х165	4Ч10,5/13 2х30	-
20.	МРТРпр1328	6	8	6NVD26A-2 1х220	2Ч10,5/13-4 2х15	КВА 0.5/5 1х0.5
21.	МРСТР пр1320Р	5	8	6ЧНСП18/22 1х165	6Ч8,5/11 1х33 6Ч12/141х59	КВА 0.5/5 1х0.5
22.	РТМКС «Моонзунд»	96	50	8VDS48/42AL-2            2х2650	8VDS2620AL2S 2х890	1х1,63
23.	ПТР «Остров Русский	90	60	12PC2V 2х4410	6Т23НН 3х550	1х5,5
24.	ПТР «Бухта Рус­ская»	50	50	6DKPH45/120-7 1х4350	8ЧН25/34-3 1х730	1х2,5
25.	ТР «Амурский за­лив»	90	70	12PC2V 2х4090	8Т23НН 2х733	1х8,0
26.	ТР «Камчатские горы»	65	65	760/1500VGS-7u 1х6413	G8V-23.5/33AL 3х586	1х5,5
27	ТР «Малахов кур­ган»	32	38	850VTBF-110 2х2462	625МТН-40 4х359	-
28.	СРТМ 502 Э	31	15	8NVD48AU 1х732	6Ч18/22 4х100	КВА 0.5/5 1х0.5
29.	СРТМ 502 ЭМ	29	15	8NVD48AU 1х732	6Ч18/22 2х100 6Ч18/22 2х150	КВА 0.5/5 1х0.5
30	РТМ 5025 М	35	18	Wartsila Diesel 6R32 1х2250	Wartsila Diesel 6LUD25М3 2х280	КГС 1,0/5 1х1,063
31	БМРТ «Лесков»	60	20	8TD-48 1х1756	6BAH22 4х275	1х3,5
32	БМРТ «Пушкин»	80	30	G6Z52/90 1х1390	G6V23533 4х223	1х3,0
33	РТМ «Тропик»	60	27	8NVD48U 2х490	8NVD36 4х293	1х1,6
34	БМРТ «Прометей»	70	40	8NZD72/48 1х2850	6VD26/20AL- 2 4х660	1х4,0
35	РТМС «Спрут»	110	45	6ZD40/48 2х2650	6AL2/30 2х810	1х5,0
36	БМРТ «И. Бочков»	80	38	8ZL40/48 1х3820	6A25 2х810	1х4,0
37	ТСМ «Орленок»	34	25	8VD26/20AL-2 2х880	6VD26/20AL-22х660	1х1,2
38	ПТР «Остров Русский	90	60	12PC2V 2х4410	6Т23НН 3х550	1х5,5
39	ТР «Амурский за­лив»	90	70	12PC2V 2х4090	8Т23НН 2х733	1х8,0
40	СРТМ 502 ЭМ	29	15	8NVD48AU 1х732	6Ч18/22 2х100	КВА 0.5/5 1х0.5
41	МРСТР пр1320Р	5	8	6ЧНСП18/22 1х165	6Ч8,5/11 1х33 6Ч12/141х59	КВА 0.5/5 1х0.5
42	РТМКС «Моонзунд»	96	50	8VDS48/42AL-2            2х2650	8VDS2620AL2S 2х890	1х1,63
43	ПТР «Остров Русский	90	60	12PC2V 2х4410	6Т23НН 3х550	1х5,5
44	ПТР «Бухта Рус­ская»	50	50	6DKPH45/120-7 1х4350	8ЧН25/34-3 1х730	1х2,5
45	ТР «Амурский за­лив»	90	70	12PC2V 2х4090	8Т23НН 2х733	1х8,0
46	ТР «Камчатские горы»	65	65	760/1500VGS-7u 1х6413	G8V-23.5/33AL 3х586	1х5,5
47	ТР «Малахов кур­ган»	32	38	850VTBF-110 2х2462	625МТН-40 4х359	-
48	СРТМ 502 Э	31	15	8NVD48AU 1х732	6Ч18/22 4х100	КВА 0.5/5 1х0.5
49	СРТМ 502 ЭМ	29	15	8NVD48AU 1х732	6Ч18/22 2х100 6Ч18/22 2х150	КВА 0.5/5 1х0.5
50	РТМ 5025 М	35	18	Wartsila Diesel 6R32 1х2250	Wartsila Diesel 6LUD25М3 2х280	КГС 1,0/5 1х1,063
51	БМРТ «Лесков»	60	20	8TD-48 1х1756	6BAH22 4х275	1х3,5
52	БМРТ «Пушкин»	80	30	G6Z52/90 1х1390	G6V23533 4х223	1х3,0
53	РТМ «Тропик»	60	27	8NVD48U 2х490	8NVD36 4х293	1х1,6
54	БМРТ «Прометей»	70	40	8NZD72/48 1х2850	6VD26/20AL- 2 4х660	1х4,0
55	РТМС «Спрут»	110	45	6ZD40/48 2х2650	6AL2/30 2х810	1х5,0
56	БМРТ «И. Бочков»	80	38	8ZL40/48 1х3820	6A25 2х810	1х4,0
57	ТСМ «Орленок»	34	25	8VD26/20AL-2 2х880	6VD26/20AL-22х660	1х1,2
58	ПТР «Остров Русский	90	60	12PC2V 2х4410	6Т23НН 3х550	1х5,5
59	ТР «Амурский за­лив»	90	70	12PC2V 2х4090	8Т23НН 2х733	1х8,0
60	СРТМ 502 ЭМ	29	15	8NVD48AU 1х732	6Ч18/22 2х100	КВА 0.5/5 1х0.5

 

Таблица 8 - Среднее значение распределения эксплуатационного времени на судах ФРП

Тип судна	Распределение эксплуатационного времени в %
	Переход на промысел	Промысел	Переход с промысла
Добывающее	15	70	15
Транспортное	40	35	25

 

Таблица 9 - Среднее значение относительных мощностей ГД

Тип судна	Относительная мощность в %
	Переход	Промысел
Добывающие	88	69
Транспортные	87	-
Приемотранспортные	83	-

Таблица 10 - Средние значения относительных мощностей СЭС и ВКУ

Тип судна	Относительная мощность в %

СЭС