CC BY
51ТРАНСПОРТНАЯ ЭНЕРГЕТИКА И СУДОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ
УДК 629.124
Модернизация силовых установок сухогрузных и наливных судов
О.Е. Батыгин
ООО «Перпетуум-мобиле», 127299, г. Москва, ул. Клары Цеткин, д. 18 Аннотация
Рассмотрена актуальная проблема необходимости модернизации российско-го флота и, в частности, силовых установок судов, вызванная выходом из эксплуатации большей части сухогрузных и наливных бортов, которые перестали быть пригодными к судоходству и не подлежат ремонту, а современные судоремонтные заводы и верфи не способны применять и обслуживать новые суда, разработанные для отечественного флота. Возникает несоответствие между количеством требуемых бортов и объемом заказов у производителей судов. Применение двигателей новой марки зарубежного изготовителя на сухогрузных и наливных судах предыдущего поколения существенно уменьшает эксплуатационные затраты и затраты на ремонт дизельных двигателей, а также увеличивает их срок эксплуатации. Приведено сравнение агрегатов, применяемых на данный момент, и рассматриваемой модели. Сделан вывод о целесообразности использования предложенного двигателя с целью перспективного развития российского судостроения и судоремонта.
Предмет исследования: возможность применения на сухогрузных и наливных судах российского флота зарубежных марок двигателей в целях модернизации и усовершенствования бортов выбранного типа. Цель: выявление необходимости применения новых двигателей при обновлении российского речного флота. Материалы и методы: проведен сравнительный анализ нескольких типов дизельных двигателей, возможных к установке на бортах «Волго-Дон» и «Волгонефть».
Результаты: разработана сравнительная таблица характеристик рассматриваемых типов дизельных двигателей, выявлена эффективность применения зарубежных агрегатов рассматриваемой марки.
Выводы: применение дизельных двигателей YC6CL марки Yachai как силовых установок на бортах сухогрузных и наливных судов целесообразно ввиду их неоспоримых преимуществ в сравнении с отечественными агрегатами и экономической целесообразностью.
Ключевые слова: судостроение, судоремонт, дизельные двигатели, российский флот, силовые установки, сухогрузные суда, наливные суда, Волгонефть, Волго-Дон, морские суда, речные суда Для цитирования: Батыгин О.Е. Модернизация силовых установок сухогрузных и наливных судов // Силовое и энергетическое оборудование. Автономные системы. 2018. Т. 1. Вып. 1. С. 28-34. Режим доступа: www.powerjournal.ru.
Modernization of power settings dry cargo and tank vessels
O.E. Batygin
"Perpetuum-mobile" LLC Ltd., 18 Klary Tsetkin St., Moscow, 127299, Russian Federation Abstract.
The current problem of the need to modernize the Russian fleet and, in particular, the power plants of ships, is caused by the decommissioning the most of the dry cargo and bulk carriers that are in using at this moment. Over time, most of these boards have ceased to be suitable for navigation and can not be repaired, and modern shipyards and shipyards are unable
to use and service new ships designed for the domestic fleet. In view of this, there is a discrepancy between the number of required boards and the volume of orders from shipbuilders. The new brand of a foreign manufacturer's engines using on dry cargo and bulk ships of the previous generation significantly reduces the operating costs and repairing diesel engine's costs, and also increases their service life. The comparison of the aggregates used at this moment and the model under consideration is made and a conclusion is made about the expediency of using the proposed engine for the purpose the Russian shipbuilding's and ship repair's long-term development.
Subject: the study's subject is the possibility of using foreign ships' dry-cargo and tanker vessels for the modernization and improvement of the sides of the selected type.
Materials and methods: in the work's course is a comparative analysis of several types of diesel engines, possible for installation on the sides of the Volga-Don and Volgoneft, was carried out.
Results: as a result of the work, a comparative table was developed for the characteristics of the diesel engine's types under consideration, and the efficiency of using the considered brand's foreign aggregates was revealed. Conclusions: the use of Yachai YC6CL diesel engines as powerplants on board dry cargo and liquid ships is advisable, because of their undeniable advantages in comparison with domestic units and economic feasibility.
Key words: shipbuilding, ship repair, diesel engines, the Russian fleet, power plants, dry cargo vessels, bulk vessels, Volgoneft, Volga-Don, sea vessels, river vessels
For citation: Batygin O.E. Modernizatsiya silovykh ustanovok sukhogruznykh i nalivnykh sudov [Modernization of power settings dry cargo and tank vessels]. Silovoe i energeticheskoe oborudovanie. Avtonomnye sistemy [Power and Autonomous Equipment]. 2018. Vol. 1. Issue 1. Pp. 28-34. Available at: www.powerjournal.ru.
Адрес для переписки: Батыгин Олег Евгеньевич ООО «Перпетуум-мобиле», 127299, г. Москва, ул. Клары Цеткин, д. 18, [email protected].
Address for correspondence: Batygin Oleg Evgen'evich "Perpetuum-mobile" LLC Ltd., 18 Klary Tsetkin St., Moscow, 127299, Russian Federation, [email protected].
ВВЕДЕНИЕ
«Стратегия развития судостроительной промышленности на период до 2020 года и дальнейшую перспективу» предусматривает динамичное развитие судостроительной промышленности Российской Федерации за счет комплексной модернизации отрасли, что позволит создать конкурентоспособность судостроения России и принципиально улучшить его положение на внутреннем и мировом рынках, обеспечивая рост объема поставок продукции отечественной промышленности1.
С целью обновления базы российского флота по данным Московского инженерного бюро после 2000 г. было введено в эксплуатацию более 327 единиц грузовых самоходных судов различных типов. Но темпы строительства не удовлетворяют потребностям объема модернизации. Кроме того, российские верфи и промышленные заводы на данный момент не обладают достаточными производственными мощностями для обеспечения качественного технического оснащения и ремонта новых судов.
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
На конференции ShippingRu 2017 была представлена статистика российского флота, основываясь на которую можно сделать вывод о текущем состоянии сухогрузных и наливных судов. Основная часть сухогрузных судов, занимающих на данный момент существенную долю российского флота, например тип «Волго-Дон» и тип «Волгонефть», была разработана в начале 60-х гг. XX в. По сообщению генерального директора Морского инженерного бюро Г.В. Егорова большая часть бортов устарела, их возраст превысил проектный срок эксплуатации: например, средний возраст танкеров типа «Волго-Дон» составляет 42 года, а типа «Волгонефть» — 39 лет, при заявленном сроке эксплуатации 25-35 лет (рис. 1).
В своих трудах Ю.В. Терин [1] и Ю.Б. Воронцов [2] отмечают спад в российском судостроении и говорят о необходимости постройки новейших судов и реновации верфей. Г.В. Егоров [3] отмечает пара-
1 Стратегия развития судостроительной промышленности на период до 2020 года и дальнейшую перспективу : утв. Приказом Министерства промышленности и энергетики РФ от 06.09 2007 г. № 354.
Vol. 1, Issue 1, 2018
29
Рис. 1. Сухогрузное судно типа «Волго-Дон» Fig. 1. Dry-cargo vessel of the Volga-Don type
доксальное явление: нехватка судов в России и при этом недостаточная загруженность судостроительных заводов и верфей. Также он упоминает о необходимости прогресса в области вспомогательных судов, в основном для рек, и обновлении речного пассажирского флота. Ю.Н. Уртминцев и К.В. Замарева [4], как и многие, рассуждая о причинах возникновения проблем российского судостроения, пришли к выводу о том, что темпы его обновления и роста, даже после принятия Федерального закона № 1682, Постановления Правительства № 3833 и Федерального закона № 3054, не удовлетворительны, и объяснили это крупными издержками судостроительных заводов на ремонт устаревшего флота.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Для улучшения коммерческих характеристик новейших бортов, выпускаемых сегодня в России, необходимо рассмотреть и оценить один из возможных путей их модернизации — за счет установки на строящихся судах новых главных двигателей.
На данный момент на бортах типа «Волго-Дон» и «Волгонефть» применяются устаревшие дизельные двигатели 6ЧРН36/45 (Россия), 48А (Германия) и отечественные аналоги, отвечающие требованиям «Правил классификации и постройки морских судов», приведенных в части IX Российского морского регистра судоходства [6], требованиям Российского речного регистра [7] и, кроме того, требованиям современных судов. Поэтому целесообразно рассмотреть применение дизельных двигателей зарубежных производителей, таких как, например, Yuchai (Китай). Необходимо проанализировать эффективность применения подобных двигателей путем сравнения выбранной модели с аналогами, применяемыми на бортах до сегодняшнего момента.
2 О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в связи с созданием российского международного реестра судов : Федеральный закон от 20.12.2005 г. № 168-ФЗ.
3 Об утверждении Правил предоставления субсидий российским транспортным компаниям и пароходствам на возмещение части затрат на уплату процентов по кредитам, полученным в российских кредитных организациях и в государственной корпорации «Банк развития и внешнеэкономической деятельности (Внешэкономбанк)» в 2008-2019 годах на закупку гражданских судов, а также лизинговых платежей по договорам лизинга, заключенным в 2008-2019 годах с российскими лизинговыми компаниями на приобретение гражданских судов (с изм. и доп.) : Постановление Правительства РФ от 22.05.2008 г. № 383.
4 О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в связи с реализацией мер государственной поддержки судостроения и судоходства : Федеральный закон от 7.11.2011 г. № 305-ФЗ.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В сравнении с применяемыми аналогами судовой двигатель YC6CL марки Yachai имеет ряд преимуществ:
• усовершенствованную технологию четырех клапанов, что обеспечивает высокоэффективную работу агрегата;
• использование высококачественного интеркуллера и компрессора;
• большую мощность и крутящий момент при низкой скорости работы;
• больший срок службы сменных деталей, а следовательно, более низкую стоимость обслуживания и ремонта;
• низкий уровень шума, вибрации и выброса, меньшие габариты.
В конструкции дизельного двигателя применены новые технологии автоматической регулировки топливного насоса. Кроме того, для обеспечения стабильности передачи и повышения надежности работы насос впрыска топлива использует отдельный механизм передачи (рис. 2).
Винт стравливания давления
Насос для впрыска топлива
Топливный насос
Рис. 2. Структурная схема двигателя с указанием топливного насоса Fig. 2. Structural diagram of the engine with a fuel pump
Регулятором скорости, принятым для морского дизельного двигателя YC6CL, является механический регулятор переменной скорости TRSUV, который имеет рычажный механизм, способный изменять значение соотношения рычага в соответствии с различными условиями эксплуатации. Одно из преимуществ этого регулятора — стабильная работа на холостом ходу (рис. 3).
Топливный инжектор дизельного двигателя YC6CL имеет тип S с впрыском 26...27 МПа. Благодаря конструкции инжектора из четырех клапанов топливная форсунка расположена в центре цилиндра для лучшего образования и сжигания газовой смеси.
Дизельные фильтры двигателя YC6CL имеют полуавтоматический принцип работы, во время рабочего процесса один из них может быть удален и очищен. Они также могут быть самоочищены дизелем во время работы двигателя. Номинальный расход фильтра составляет 1.2 л/мин, номер ячейки фильтра: 300 мик/дюйм (рис. 4).
В сравнении с используемыми ранее в сухогрузных и наливных судах двигателями марок NVD 48А (Германия) и 6ЧРН36/45 (Россия) дизельный двигатель YC6CL (Китай) имеет существенные преимущества. При приблизительно равной максимальной мощности агрегатов двигатель марки Yachai имеет большую частоту вращения, большую степень сжатия топлива, что ведет к уменьшению его расхода, а соответственно, и к уменьшению расхода масла. Кроме того, дизельный двигатель Yachai имеет значительно меньший вес и габаритные размеры, что облегчает его эксплуатацию. Основные сравнительные характеристики вышеуказанных двигателей представлены в табл. 1.
Vol. 1, Issue 1, 2018
Рис. 3. Структурная схема регулятора скорости Fig. 3. Block diagram of the speed controller
а / a
Щ б / b
Рис. 4. Структурная схема дизельного фильтра: а — сдвоенный топливный фильтр; б — схема переключения топливных фильтров
Fig. 4. Block diagram of the diesel filter: a — dual fuel filter; b — scheme of switching fuel filters
Табл. 1. Сводная таблица характеристик главных двигателей Tab. 1. Summary table of characteristics of main engines
Характеристики / Characteristics
Показатели двигателя / Indicators of the engine
Модель / Model
YC6CL
NVD 48А
6ЧРН36/45
Максимальная мощность, л. с. / Maximum power, hp
1200
1100
1100
Частота вращения, об/мин /
Rotational speed, r/min
1000
428
350
Тип / Type
Вертикальный, рядный, водоохлаждаемый, четырехтактный турбонаддув и промежуточное охлаждение / Vertical, in-line, water-cooled, four-stroke turbocharging and intercooling
Вертикальный, рядный, четырехтактный, с газотурбинным и водяным охлаждением / Vertical, in-line, four-stroke, with gas turbine and water cooling
Четырехтактный, однорядный, с вертикальным расположением цилиндров, с газотурбинным наддувом / Four-stroke, single-row, with vertical arrangement of cylinders, with gas turbine supercharging
Число цилиндров/ Number of cylinders
б
б
Диаметр цилиндра x Ход поршня, мм / Cylinder diameter x Piston stroke, mm
200x290
320x480
360x450
Литраж, л / Liters, l
54,60
308,8
350,0
Степень сжатия / Compression ratio
14.5:1
13,3:1
12,5:1
Расход топлива, г/(кВт/ч) / Fuel consumption, g/ (kW/h)
<195
223
213
Расход масла, г/(кВт/ч) / Oil consumption, g/(kWh)
<0,8
4,0
4,0
Способ запуска / Startup method
Электрический и пневматический
Пневматический
Пневматический
Размер двигателя, мм / Engine size, mm
2870x1260x2350
6115x1763x2837
5620x1780x3400
Сухой вес, кг / Dry weight, kg
5380
20 000
28 900
Ресурс дизеля (моторесурс), ч / Resource of a diesel engine (motor resource), h
60 000
35 000
35 000
8
ВЫВОДЫ
Исходя из вышеизложенного можно сделать вывод о целесообразности применения двигателя YC6CL марки Yachai в качестве силовых установок на сухогрузных и наливных судах российского производства. Использование подобного дизельного агрегата позволит не только продлить ресурс судна, что приведет к уменьшению затрат на ремонт, но и сократить эксплуатационные расходы на горюче-смазочные материалы. В целом применение новых двигателей взамен устаревших ускорит развитие российского судостроения и необходимую модернизацию флота.
Vol. l, Issue l, 2018
33
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Терин Ю.В. Морские сухогрузные суда // Судостроение. 2005. № 4. С. 9-11.
2. ВоронцовЮ.Б. Сухогрузные суда смешанного «река-море» плавания // Судостроение. 2005. № 4. С. 15-18.
3. Егоров Г.В. Анализ фактического состояния российского речного судостроения и его влияния на смежные отрасли // Судостроение. 2012. № 6. С. 12-19.
4. Уртминцев Ю.Н., Замарева К.В. Обновление транспортного флота на внутреннем водном транспорте: состояние, проблемы, перспективы // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта. 2015. № 43. С. 266-271.
5. Безюков О.К., Денисова А.А. Методы оценки научно-технического уровня судов, энергетических установок и контрольно-измерительных приборов // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. 2015. № 5 (33). С. 119-130. DOI: 10.21821/2309-5180-2015-7-5-119-130.
6. Российский морской регистр судоходства. Правила классификации и постройки морских судов. Часть IX. Механизмы. СПб., 2018. С. 14-27.
7. Российский речной регистр. Правила технического наблюдения за постройкой судов и изготовлением материалов и изделий для судов (ПТНП). М., 2015.
REFERENCES
1. Terin Yu.V. Morskie sukhogruznye suda [Sea-going dry cargo ships]. Sudostroenie [Shipbuilding]. 2005. No. 4. Pp. 9-11. (In Russian)
2. Vorontsov Yu.B. Sukhogruznye suda smeshannogo «reka-more» plavaniya [Dry-cargo mixed "river-sea-going" ships]. Sudostroenie [Shipbuilding]. 2005. No. 4. Pp. 15-18. (In Russian)
3. Egorov G.V Analiz fakticheskogo sostoyaniya rossiyskogo rechnogo sudostroeniya i ego vliyaniya na smezhnye otrasli [Analysis of the actual state of the Russian river shipbuilding and its influence on related industries]. Sudostroenie [Shipbuilding]. 2012. No. 6. Pp. 12-19. (In Russian)
4. Urtmintsev Yu.N., Zamareva K.V. Obnovlenie transportnogo flota na vnutrennem vodnom transports: sostoyanie, problemy, perspektivy [Upgrading transport fleet inland waterway transport: status, problems and prospects]. Vestnik Volzhs-koy gosudarstvennoy akademii vodnogo transporta [Vestnik of the Volga State Academy of Water Transport]. 2015. No. 43. Pp. 266-271. (In Russian)
5. Bezyukov O.K., Denisova A.A. Metody otsenki nauchno-tekhnicheskogo urovnya sudov, energetichekikh ustano-vok i kontrol'no-izmeritel'nykh priborov [Methods for assessment of scientific and technical level of ship power plants and control instrumentation]. Vestnik gosudarstvennogo universiteta morskogo i rech-nogo flota imeni admirala S.O. Ma-karova [Vestnik of the State University of Marine and River Fleet named after Admiral S.O. Makarova]. 2015. No. 5 (33). Pp. 119-130. DOI: 10.21821/2309-5180-2015-7-5-119-130. (In Russian)
6. Rossiyskiy morskoy registr sudokhodstva. Pravila klassifikatsii i postroyki morskikh sudov. Chast'IX. Mekhanizmy [Russian Maritime Register of Shipping. Rules for the classification and construction of sea-going vessels. Part IX. Mechanisms]. Saint-Petersburg, 2018. Pp. 14-27. (In Russian)
7. Rossiyskiy rechnoy registr. Pravila tekhnicheskogo nablyudeniya za postroykoy sudov i izgotovleniem materialov i izdeliy dlya sudov (PTNP) [Russian River Register. Rules for technical supervision of the construction of ships and the manufacture of materials and products for ships]. Moscow, 2015. (In Russian)
Поступила в редакцию 15 апреля 2018 г. Принята в доработанном виде 22 мая 2018 г. Одобрена для публикации 1 августа 2018 г.
Received April 15, 2018.
Adopted in the finalized form on May 22, 2018.
Approved for publication August 1, 2018.
Об авторе: Батыгин Олег Евгеньевич — генеральный директор, ООО «Перпетуум-мобиле»,
127299, г. Москва, ул. Клары Цеткин, д. 18, [email protected].
About the author: Oleg Evgen'evich Batygin — Director General, "Perpetuum-mobile" LLC Ltd.,
18 Klary Tsetkin st., Moscow, 127299, Russian Federation, [email protected].
