Основные характеристики

Данный сухогруз дедвейтом 6350 тонн предназначен для перевозки всех видов основных грузов.

Габариты судна позволяют совершать проходы (передислокацию) через Волго-Донской и Волго-Балтийский каналы с морских районов на Каспий. Однако основным назначением является работа в морских условиях.

Проект судна разработан Морским Инженерным Бюро на класс РС и удовлетворяет всем требованиям международных конвенций, действующим на дату закладки судна. После выхода нормативных документов РС о порядке включения судам знака «ЭКО» в символ класса - судно «Мирзага Халилов» было предъявлено для освидетельствования и в настоящий момент судно имеет класс КМ ® ЛУ2 I А1 ECO.

Требования к знаку «ЭКО» были введены РС в 2006 году и применяются по желанию судовладельца. Наличие такого знака в символе класса свидетельствуют о том, что судно и его отдельные части, с точки зрения защиты окружающей среды, имеют более высокий стандарт безопасности, чем суда, отвечающие только требованиям Международной Конвенции МАРПОЛ73/78, и тем самым обеспечивают существенно меньший уровень экологического риска. Достигнуто это путем принятия дополнительных технических и организационно-технических мер по предотвращению загрязнения атмосферы выбросами из главного двигателя, котлов, из систем, содержащих вредные газы; предотвращения загрязнения морской среды остатками груза, льяльными и сточными водами, мусором и различного вида техническими маслами; предотвращения переноса вредных патогенных организмов вместе с балластными водами.

Архитектурно-конструктивный тип - стальной однопалубный, одновинтовой теплоход, с баком и ютом, с кормовым расположением рубки и машинного отделения (МО), с двойным дном высотой 1000 мм от форпиковой до ахтерпиковой переборки, двойными бортами шириной 1900 мм в районе грузовых трюмов, тремя трюмами, с бульбовой носовой и транцевой кормовой оконечностями.

В носовой оконечности установлен волноотбойник высотой около 2500 мм, совмещенный с тамбуром схода в носовые подпалубные помещения и предназначенный для уменьшения заливаемости люковых закрытий и палубного груза при ходе на волнении. Там же расположены форпик, шахта лага и эхолота шкиперская, малярная, а также носовое подруливающее устройство типа «винт в трубе» мощностью 300 кВт. В кормовой оконечности судна расположены МО, надстройка юта и трехъярусная рубка со служебными и жилыми помещениями для экипажа численностью 12 человек (12 мест). Ходовой мостик выполнен с круговым обзором и минимальными зонами затенения.

Трюма ящичной формы, гладкостенные, удобные для проведения грузовых работ и размещения груза без штивки. Размер грузового трюма № 1 - 27,90 х 12,7 х 8,86 м; грузовых трюмов № 2 и 3 - 28,60 х 12,7 х 8,86 м, что гарантирует размещение трех ярусов контейнеров международного стандарта высотой до 9 футов. Грузовые трюма оборудованы съемными люковыми закрытиями типа «Liftaway». Открываются и закрываются секции при помощи козлового крана, расположенного «по-походному» у носовой переборки жилой рубки.

Расчетная нагрузка на люковые крышки составляет 3,50 т/м²(трюм 1) и 2,60 т/м² (трюма 2 и 3), что соответствует новым требованиям Международной Конвенции о грузовой марке и дает возможность размещения на них каравана лесных грузов высотой 2,5 м или одного яруса контейнеров максимальной массы.

Корма спроектирована с учётом необходимости размещения одновального пропульсивного комплекса и оптимизирована для обеспечения нормальной работы винторулевого комплекса.

Форма бульбовой носовой оконечности оптимизирована с целью уменьшения сопротивления и достижения судном максимально возможной, при выбранном пропульсивном комплексе, скорости. При скорости 11,5 узлов применение бульба позволило получить выигрыш по мощности 4,7 % при пропульсивном коэффициенте 0,59.

Движение и управляемость судна обеспечивается одним винтом регулируемого шага (ВРШ) диаметром 3,40 м. Площадь пера руля - 8,4 м, наибольший угол поворота руля - 45°, закрылка - 37,6° дополнительно. Манёвренные характеристики судна не только удовлетворяют стандартам ИМО, но и вполне безопасны при работе на внутренних водных путях. Судно проекта RSD17 требует меньшей акватории, чем суда «Волго-Дон макс» класса с двухвальными установками классического типа (RSD19), с поворотными насадками (проекты 1565) и даже с полноповоротными винто-рулевыми колонками (006RSD05).

Рисунок 1.1 - Сравнение маневра «циркуляция» с перекладкой руля на 35градусов

Корпус судна спроектирован на класс ЛУ2, который предполагает круглогодичное плавание в незамерзающих морях, в мелкобитом разреженном льду неарктических морей (эпизодическое самостоятельное плавание в мелкобитом разреженном льду толщиной 0,55 м со скоростью 5 узлов; плавание в канале за ледоколом в сплошном льду толщиной 0,50 м со скоростью 3 узла). Расчетная температура наружного воздуха + 30° С при влажности 65 % летом и при - 20° С, при влажности 85 % зимой, температура воды от + 27° до 0° С соответственно.

В качестве материала основных конструкций корпуса применяется судостроительная сталь категорий РСD и РСА. Корпус имеет двойное дно, двойные борта, главную и верхнюю палубы, непрерывные продольные комингсы грузовых люков высотой 3620 мм (от главной палубы). Продольные комингсы грузового трюма установлены в плоскости продольных переборок трюма. За счет применения высоких непрерывных комингсов люков удалость обеспечить повышение стандарта общей прочности при увеличении грузоподъемности в море и грузовместимости. Поперечные переборки выполнены гофрированными. Верхняя и главная палубы, днище и второе дно, борт и второй борт выполняются по продольной системе набора, в оконечностях и машинном отделении - по поперечной системе набора. Второе дно рассчитано на интенсивность распределённой нагрузки 10,0 т/м², а также на работу грейфером.

Исходя из грузоподъёмности судна, для главной энергетической установки выбран среднеоборотный дизель марки 6R32LN фирмы «Wartsila» со спецификационной МДМ 2450 кВт. Главный двигатель работает на тяжелом и лёгком дизельном топливе.

Запасы топлива размещаются в диптанках в районе носовой переборки МО. Электроэнергетическая установка сухогруза состоит из двух дизель-генераторов мощностью по 292 кВт и одного аварийного дизель-генератора мощностью 160 кВт. Приводные двигатели генераторов работают на дизельном топливе.

Применение дизель-генераторов обеспечивает сохранение хода и возможности маневрировать в случае выхода из строя главного двигателя. Данный режим также может быть использован, когда нужен самый малый ход (например, при входе в порт и при швартовке).

Кроме того, при непродолжительной работе судна в пределах района контроля выбросов SOx, движение судна может обеспечиваться дизель-генераторами, работающими на малосернистом дизельном топливе. В таком случае нет необходимости переводить главный двигатель с тяжёлого высокосернистого топлива на малосернистое.

Управление судном, главной энергетической установкой, винторулевым комплексом, подруливающим устройством, радионавигационными средствами осуществляется из центрального объединенного поста управления в рулевой рубке. Автоматизированная система предусматривает управление судном без несения постоянной вахты в машинном отделении. Объем и степень автоматизации технических средств судна соответствует знаку автоматизации А1 в символе класса судна в соответствии с Правилами РС.

Приведённые данные позволяют сделать вывод о том, что создан эффективный проект сухогрузных судов класса «азовских пятитысячников». Многоцелевой сухогруз «Мирзага Халилов» (строительный номер 03001) стал первым в истории российского судостроения судном, которому в символ класса Российского морского Регистра судоходства (РС) внесен знак экологической безопасности «ЭКО».

Главный двигатель: среднеоборотный дизель с наддувом «6R32» производства фирмы «Wartsila-Vaasa» (Финляндия) (четырёхтактный, 6 цилиндровый, 320 х 350 мм). Мощность двигателя - 2500 л.с. (1850 кВт).

Валопровод – это устройство, соединяющее главный двигатель с движителем. Предназначен для передачи крутящего момента от главного двигателя движителю, а также для восприятия упора, создаваемого движителем, и передачи его корпусу судна. В состав валопровода входят гребной, промежуточный и упорный валы, опорные и упорные подшипники, дейдвудные, валоповоротные, тормозные устройства, обеспечивающие работу валопровода [8].

На судне применён относительно более дешевый одновальный вариант с одним эффективным рулем. Повышение общего уровня безопасности и снижение риска перевозки грузов обеспечивается также резервированием движения за счет использования валогенератора в качестве гребного электродвигателя для привода гребного винта.

Гребной вал предназначен для крепления движителя, и его опорами служат подшипники дейдвудного устройства. Упорный вал передает упор, создаваемый движителем, упорному подшипнику, жестко соединенным с корпусом судна.

Движение и управляемость судна обеспечивается одним винтом регулируемого шага и рулем фирмы Роллс-Ройс с закрылком типа «Бекер», как было указано выше.

Электроэнергетическая установка сухогруза состоит из двух дизель-генераторов мощностью по 292 кВт и одного аварийного дизель-генератора мощностью 160 кВт.

Приводные двигатели генераторов работают на дизельном топливе. Вспомогательный дизель-генератор 6ЧН20/22.

Двигатель: четырехтактный, однорядный вертикальный, нереверсивный. Двигатели 6ЧН оборудованы газотурбинным надувом, модификация 6Ч является атмосферным дизелем.

Старт дизеля осуществляется с помощью сжатого воздуха, баллоны со сжатым воздухом для старта находятся отдельно от двигателя. Давление пускового воздуха 1,6-3,0 Мпа. Наполнение баллонов у судовых дизелей выполняется воздушным компрессором реверс-редуктора, для дизель-генераторов используется автономный компрессор. Охлаждение двигателя выполнено в виде двухконтурной системы.

Вспомогательные механизмы, принадлежащие к одной системе СЭУ, группируются в определенном районе МО, что уменьшает расход материалов, и облегчает управление и техническое обслуживание систем. Причем насосы для обеспечения надежных условий всасывания расположены ниже, а их электродвигатели - выше настила МО.

Насосы, подающие топливо к главному и вспомогательному двигателям работают от расходной цистерны, расположенной выше насоса.

Масляные насосы с автономным приводом установлены вблизи сточно-циркуляционных цистерн со стороны подвода масла к двигателю. Такое положение насосов определяет место установки циркуляционных масляных цистерн и другого оборудования масляной системы двигателя. Циркуляционные цистерны навешивают на носовую переборку.

Холодильники СЭУ установлены вблизи насосов, в том числе на платформе над насосами.

Компрессор расположен на жёсткой платформе вблизи ГД со стороны подачи пускового воздуха для уменьшения длины трубопровода.

Балластные и пожарные насосы установлены на той же кингстонной перемычке, что и насосы забортной воды, это позволяет их использовать в качестве резервных в системах СДЭУ

Для обеспечения жизнедеятельности, нормальной работы судна, а также предотвращения аварийных ситуаций, на судне предусмотрены следующие общесудовые системы:

- балластная;

- осушительная;

- система бытовой и пресной воды;

- система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Балластно-осушительная система.

Для приема и выдачи балласта на судне имеется балластно-осушительная система, обслуживаемая двумя электроприводными центробежными насосами и двумя водоструйными эжекторами. Одновременная работа этих средств дает возможность откачать весь балласт не более чем за 7 ч. Смена балласта в море осуществляется без использования воздушных головок через специальный трубопровод для выдачи балласта.

Система бытовой и пресной воды предназначена для приема, хранения и обработки питьевой воды для нужд экипажа и судна.

Система кондиционирования.

В этой системе на заданном судне воздух в зависимости от внешних условий подогревается или охлаждается, или очищается. Наружный воздух засасывается вентилятором через фильтр и направляется для подогрева или охлаждения в калорифер. После калорифера воздух проходит через увлажнитель и влагоотделитель.

Таким образом, можно сделать вывод, что спроектированная главная энергетическая установка и её элементы рассмотрены и приняты по прототипу судна. На спроектированном сухогрузе дедвейтом 6360 тонн в качестве главного двигателя применен усовершенствованный дизель фирмы Wartsila 6L32 мощностью 2450 кВт, частотой вращения коленчатого вала 200 об/мин.

ВЫВОДЫ

Спроектированный сухогруз типа «Мирзага Халилов» предназначен для перевозки грузов. В качестве главного двигателя установлен 1 главный двигатель: среднеоборотный дизель с наддувом «6R32» производства фирмы «Wartsila-Vaasa» (Финляндия) (четырёхтактный, 6 цилиндровый, 320 х 350 мм). Мощность двигателя - 2450 кВт. Для обеспечения электроэнергией на судне установлены 2 дизель-генераторов мощностью по 292 кВт и одного аварийного дизель-генератора мощностью 135 кВт.

Приводные двигатели генераторов работают на дизельном топливе. Вспомогательный дизель-генератор 6ЧН20/22.

Двигатель: четырехтактный, однорядный вертикальный, нереверсивный. Двигатели 6ЧН оборудованы газотурбинным надувом, модификация 6Ч является атмосферным дизелем.

Холодильная установка принята по прототипу. Работу холодильной установки обеспечивает компрессор. На судне установлен балластный насос для приёма водяного балласта в цистерны и удаление его за борт.

На судне установлен осушительный насос для обеспечения сбора льяльных и других вод. Система кондиционирования воздуха поддерживает параметры воздуха в судовых помещениях. Принятые элементы судового оборудования соответствуют требованиям морского регистра, которые предъявляются к данному типу судов.

2 МОРСКАЯ МЕХАНИКА НА УРОВНЕ УПРАВЛЕНИЯ

2.1 Оценка эффективности термодинамических процессов двигателя

внутреннего сгорания

Эксплуатационные показатели и конструкция судового дизеля Wartsila 6R 32LN:

Диаметр цилиндра -320 мм.

Ход поршня - 350 мм.

Рабочий объем - 9,12 л.

Дизельный двигатель правого вращения. Если смотреть на двигатель спереди, то коленчатый вал вращается по часовой стрелке.

Дизель четырехтактный с турбонаддувом, промежуточным охлаждением воздуха и с непосредственным впрыскиванием топлива.

Двигателям, работающим по циклу с подводом теплоты при P=const, соответствуют стационарные и судовые компрессорные дизельные двигатели с распыливанием жидкого топлива в цилиндре двигателя при помощи сжатого в специальном компрессоре воздуха, что позволяет дизельному двигателю Wartsila 6R 32LN развить высокий КПД (около 40%).

Регулирование рабочей смеси в дизельном ДВС качественное; подаваемое в цилиндры количество воздуха не зависит от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки.

Расход топлива зависит от наполнения цилиндров воздухом, давления начала подъема иглы форсунки, качества распыла топлива форсунками, угла опережения впрыска топлива, от характера подачи топлива топливным насосом высокого давления, стабильности регулировочных параметров системы подачи топлива [30].

Блок-картер, образующий остов двигателя, монолитный. Рамовые подшипники подвешенного типа. Подвески рамовых подшипников фиксируются двумя шпильками, затянутыми гидравлическим способом, и двумя горизонтальными боковыми болтами. Ресивер наддувочного воздуха и главные распределительные каналы смазочного масла и циркуляционной воды отлиты в блок-картере. Люки картера, изготовленные из силумина, уплотнены резиновыми кольцами к блок-картеру. Масляный поддон сварной конструкции

Коленчатый вал двигателя цельнокованый и при надобности уравновешивается противовесами.

Шатуны штампованы. Нижняя головка с разъемом под углом; площади разъема имеют зубчатку. Вкладыш верхней головки шатуна имеет ступенчатое исполнение (нижняя часть шире, верхняя уже) с целью увеличения рабочей поверхности подшипника.

Поршни дизеля сделаны из шаровидного чугуна и охлаждаются маслом. Охлаждающее масло подводится через сверленые каналы шатуна, поршневого пальца и поршня в охлаждающую полость и вытекает через сверленые отверстия в поршне, которые рассчитаны на оптимальную эффективность расплескивания масла. Две самых верхних из кольцевых канавок закалены. Набор поршневых колец состоит из трех компрессионных колец, из которых верхние два кольца хромированные, и из одного хромированного самопружинящего маслосъемного кольца, расположенного выше поршневого пальца.

Крышка цилиндра двигателя изготавливается из высокопрочного чугуна, закреплена четырьмя гидравлически затянутыми шпильками. Расположенные на крышке два впускных и два выпускных клапана со стеллитовыми фасками гнезд и хромированными штоками полностью идентичные. Изготовленные из специального чугуна гнезда клапана впрессовываются в расточки, которые имеют эффективное охлаждение со стороны водяной полости. Форсунка утоплена полностью в крышку; соединение топливной трубки выполнено сбоку соединительным ниппелем и поэтому топливо не имеет возможности смешиваться со смазочным маслом. Клапанный механизм имеет смазку под давлением и полностью закрытую конструкцию.

Распределительный вал дизеля состоит из секций, одна на каждый цилиндр. Кулачки отлиты заодно с валом.

Топливные насосы высокого давления находятся в верхней части дизельного двигателя и имеют специальные толкатели.

Турбонагнетатели судового дизеля Wartsila 6R 32LN, по одному на каждый ряд цилиндров, находятся на свободном конце двигателя.

Воздухоохладители имеют отдельный трубочный набор.

В топливную систему дизеля Wartsila 6R 32LN входят: первичный фильтр, топливоподкачивающий насос и сдвоенный фильтр с трехходовым клапаном.

В масляную систему судового двигателя входят: шестеренчатый насос, сдвоенный масляный фильтр, холодильник с термостатным клапаном, центробежный байпасный фильтр, а также ручной насос и стояночный маслонасос с электроприводом. Все эти устройства навешены на дизель.

Пусковая система. Воздух, подается в цилиндры через распределитель пускового воздуха, приводимого в действие от распределительного зала. Дизель 4-цилиндрового исполнения пускается в работу пневматическим стартером.

Работа Wartsila 6R 32LN с микротурбиной и без. Большинство газопоршневых установок Wartsila работают с турбонагнетателями. Первый капитальный ремонт турбины у Wartsila 6R 32LN происходит спустя 120 000 часов.

Работа в переходном режиме отрицательно влияет на износ любого оборудования, особенно в режиме пуска.

У больших турбин и газопоршневых установок насосы предварительно закачивают масло в наиболее ответственные узлы непосредственно перед пуском агрегата, у микротурбины Wartsila происходит абсолютно сухой запуск, который снижает ресурс.

При работе на переменных нагрузках микротурбины постоянно находятся в режиме старта-остановки, если же их не останавливать, то непомерный расход топлива — природного газа доведет потребителя до цугундера.

К большому минусу микротурбины можно отнести и стоимость запасных частей (ЗИПа) для проведения капитальных ремонтов. Стоимость капитального ремонта составит 70% от первоначальной стоимости турбины. И это уже через семь лет работы.

КПД определяет то количество топлива, которое должно сжигаться в агрегате для выработки 1 кВт мощности и, в конечном итоге, ту сумму, которую потребитель вынужден заплатить за топливо.

Даже у самых совершенных микротурбин КПД не превышает 32%. Это значительная прибавка к мощности дизеля.

Этот пример доказывают, прежде всего, колоссальную разницу в расходе драгоценного топлива — невозобновляемого природного ресурса. Чрезмерный расход топлива — чувствительный удар по кошельку судовладельца.

В современной конкуренции разница в КПД силовой установки всего на 1,0% уже считается приличным значением. В сравнении с газопоршневыми установками без турбины разница в КПД, а значит и в потреблении топлива, просто несопоставима.

Например, газопоршневой дизель для выработки 1 МВт электроэнергии потребляет около 250 нм³/час, с микротурбиной — уже 400 нм³/час. Разница составляет более 1,2 млн. м³ топлива в год или в денежном эквиваленте — более 3,5 млн. руб./год.

Важно понимать, что все указанные параметры справедливы для работы микротурбины в номинальном режиме. Но стоит только измениться одному из параметров, как КПД микротурбины начинает стремительно снижаться. Пример — работа микротурбины с неполной нагрузкой. В режимах с нагрузкой около

компрессора (нетто) уже чуть больше 13%. Зависимость КПД микротурбины от температуры окружающего воздуха тоже крайне велика. Выходная мощность микротурбины С30 начинает стремительно падать уже при температуре +18°С, а при +30°С снижается уже на четверть!

Таким образом, можно сделать вывод, что двигатель Wartsila 6R 32LN лидирует на ряду с другими дизелями, а также за счёт установленной микротурбины имеет повышенные рабочие характеристики. Данный дизель отвечает параметрам мощности, экономичности, эффективности и применим для обеспечения движения судна и выполнению задач по назначению и по массо-габаритным показателям двигателей отвечает заданным параметрам. Установка данного дизеля на судно типа "Мирзага Халилов" целесообразна.

2.2 Рабочие жидкости, используемые в судовой энергетической установке

Дизельные топливо для «Мирзага Халилов» ассортимент, качество и состав дизельных топлив

Нефтеперерабатывающей промышленностью вырабатывается дизельное топливо по ГОСТ 305–82 трех марок:

Л — летнее, применяемое при температурах окружающего воздуха выше 0°С;

З — зимнее, применяемое при температурах до -20°С (в этом случае зимнее дизельное топливо должно иметь заст < -35°С и п < -25°С), или зимнее, применяемое при температурах до -30 °С, тогда топливо должно иметь заст < -45°С и п <-35°С);

А — арктическое, температура применения которого до -50°С. Содержание серы в дизельном топливе марок Л и З не превышает 0,2 % — для I вида топлива и 0,5 — для II вида топлива, а марки А — 0,4 %.

В соответствии с ГОСТ 305–82 принято следующее условное обозначение дизельного топлива: летнее топливо заказывают с учетом содержания серы и температуры вспышки (Л-0,2-40), зимнее — с учетом содержания серы и температуры застывания (З-0,2-минус 35).

Дизельное топливо (ГОСТ 305–82) получают компаундированием прямогонных и гидроочищенных фракций в соотношениях обеспечивающих требования стандарта по содержанию серы. В качестве сырья для гидроочистки нередко используют смесь среднедистиллятных фракций прямой перегонки и вторичных процессов, чаще прямогонного дизельного топлива и легкого газойля каталитического крекинга. Содержание серы в прямогонных фракциях в зависимости от перерабатываемой нефти колеблется в пределах 0,8–1,0 % (для сернистых нефтей), а содержание серы в гидроочищенном компоненте — от 0,08 до 0,1 %.

Для главного двигателя принято топливо соответствующее марке ДМZ ГОСТ Р 54299- 2010.

Дизельное топливо должно отвечать критериям и показателям, указанным ниже в таблице 2.1.

Таблица 2.1 Критерии и показатели лёгкого топлива

Показатели	Значение
Вязкость, мм2/с, не более	3,0-6,0
Цетановое число, не менее
Температура застывания, °С	-10
Массовая доля серы, %, не более:	0,2
Массовая доля механических примесей, %	отсутствует
Массовая доля воды, %	отсутствует
Содержание водорастворимых кислот и щелочей	отсутствует
Зольность, %, не более	0,01
Коксуемость, %, не более	0,2
Плотность при 20 °С, кг/м^3, не более

Для смазки двигателя и отвода теплоты от трущихся деталей применяются масла марки М16Е-30.

Технические характеристики масла М16Е-30 приведены ниже в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Технические характеристики масла М16Е-30

Наименование показателя	Норма по ГОСТ (ТУ)
Вязкость кинематическая, мм2/с, при температуре 100°С	15-17
Индекс вязкости, не менее
Щелочное число, мг КОН/г, не менее
Зольность сульфатная, %, не более	5,0
Массовая доля механических примесей, %, не более	0,03
Температура, °С: вспышки в открытом тигле, не ниже застывания, не выше	-12
Плотность при 20°С, кг/м3, не более

Таким образом, можно сделать вывод, что применённые рабочие жидкости в СЭУ (дизельное топливо марки ДМZ, масло М16Е-30) сходными с рабочими жидкостями, применёнными на судне-прототипе и соответствуют требованиям Правил Морского регистра для судов данного типа.

Дата добавления: 2015-08-31