CC BY
18[2] Горицкий В.М. Диагностика металлов / В.М. Горицкий. - М.: Металлургиздат, 2004. - 408 с.
[3] Повреждения судовых конструкций / Н.В. Барабанов [и др.]. - Л.: Судостроение, 1977. -400 с.
[4] Троицкий В.А. Совершенствование мониторинга технического состояния морских судов / В.А. Троицкий // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. - 2009. - №4. - С. 26-29.
[5] Magnetic techniques for estimating elastic and plastic strains in steels under cyclic loading / E.S. Gorkunov, R.A. Savrai, A.V. Makarov, S.M. Zadvorkin // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures [Электронный ресурс]. - 2015. - Is. 2. - P. 6-15.
[6] Некоторые закономерности изменения коэрцитивной силы пластичных (незакаленных) сталей при активном растяжении / В.М. Мацевитый, Г.Я. Безлюдько, К.В. Вакуленко, И.Б. Казак, В.В. Карабин // Вестн. НТУ «ХПИ». Технологии в машиностроении. - 2010. - № 25. - С. 19-24.
[7] РД ИКЦ «КРАН» 007-97/02. Магнитный контроль напряженно-деформированного состояния и остаточного ресурса подъемных сооружений при проведении их обследования и техническом диагностировании (экспертизе промышленной безопасности). - М., 2002. - 55 с.
[8] РД ИКЦ «КРАН» 009-99. Магнитный контроль напряженно-деформированного состояния и остаточного ресурса сосудов, работающих под давлением, при проведении экспертизы промышленной безопасности. - М., 2002. - 37 с.
[9] Обзорная оценка состояния и детальная экспертиза усталости металла большеразмерных объектов и конструкций неразрушающим коэрцитиметрическим методом / Г.Я. Безлюдько, О.П. Завальнюк, В.Б. Нестеренко, А.Ю. Марченко, Р.Н. Соломаха // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. - 2012. - № 3. - С. 57-65.
[10] Мишакин В.В. Исследование процесса разрушения сталей акустическим методом и методом делительных сеток / В. В. Мишакин, В. А. Клюшников, Н. В. Кассина // Проблемы машиностроения и надежности машин. - 2009. - № 5. - С. 33-39.
[11] РД 03-380-00 Инструкция по обследованию шаровых резервуаров и газгольдеров для хранения сжиженных газов под давлением.
INTEGRATIVE APPROACH TO SEA-GOING SHIPS' HULLS TECHNICAL STATE EVALUATION
A.A. Mironov, V. V. Mishakin, A. V. Gonchar, K. V. Kurashkin
Key words: ship's hull, nondestructive methods of control, fatigue, deformation.
Examination of the hull metal state of over aged ships is offered. Methods of measuring of coercive force, acoustic anisotropy, solidity, the analysis of micro-structure are used.
Статья поступила в редакцию 06.04.2017 г.
УДК 629.555
Н.А. Рехалова, к.т.н., доцент ФГБОУВО «ВГУВТ» 603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5
ОЦЕНКА ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА С ВЫХОДЯЩИХ В МОРЕ СУДОВ, КЛАССИФИЦИРУЕМЫХ РОССИЙСКИМ РЕЧНЫМ РЕГИСТРОМ
Ключевые слова: энергоэффективность судна, конструктивный коэффициент энергоэффективности (ККЭЭ), выбросы диоксида углерода, суда смешанного (река-море) плавания.
В статье представлены результаты расчета конструктивного коэффициента энер-
гоэффективности (ККЭЭ) для судов смешанного (река-море) плавания, построенных на классы Российского Речного Регистра (РРР). На основании расчетов ККЭЭ выполнена оценка вклада указанных судов в загрязнение атмосферы парниковыми газами, соответствия этих судов требованиям по ККЭЭ, обобщены пути снижения ККЭЭ.
Приложение VI Международной конвенции (МК) МАРПОЛ-73/78 посвящено защите атмосферы от загрязнения с судов. В нем содержатся требования, ограничивающие выбросы NOx, SOx, летучих органических соединений и пр. Вопрос ограничения выбросов парниковых газов, в частности диоксида углерода (CO2), с морских судов долгое время оставался открытым. Разработка методологии описания эффективности судна с точки зрения выбросов парниковых газов, а именно углекислого газа как основного парникового газа, выбрасываемого с судов, велась с 2003 г. [1].
В 2012 году к Приложению VI МК МАРПОЛ-73/78 добавлена новая глава 4 «Правила энергоэффективности для судов». В соответствии с этими правилами для каждого нового судна валовой вместимостью 400 и более должен быть определен достигнутый конструктивный коэффициент энергоэффективности (ККЭЭ) - Attained Energy Efficiency Design Index (EEDI). Он не должен превышать требуемый ККЭЭ (Required EEDI).
Достигнутый ККЭЭ характеризует как энергетическую эффективность судна, так и выбросы углекислого газа, и определяется в соответствии с пересмотренным Руководством ИМО, приведённом в Резолюции МЕРС.245(66) [2]. Требуемый ККЭЭ определяется в зависимости от типа судна, его размеров и временных фаз применения, указанных в Правиле 21 Приложения VI МК МАРПОЛ-73/78.
Целью настоящего исследования являлся анализ соответствия судов смешанного (река-море) плавания, построенных на классы РРР, требованиям МК МАРПОЛ-73/78 по энергоэффективности. Интерес в данном случае представляет не только соответствие указанных судов международным требованиям, но и оценка с помощью разработанного коэффициента вклада этих судов в загрязнение атмосферы парниковыми газами, а также выявление путей снижения ККЭЭ.
В работе принимали участие студенты направления подготовки «Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры» Ю.С. Гу-сакова и Е.О. Мишанова.
Укрупненно расчет ККЭЭ по Руководству [2] с учетом особенностей конструкции рассматриваемых типов судов (см. таблицу 1) можно представить в виде:
п пМЕ
(П fj )( Z PME(i) Х CFME (i)
X SFCme(i)) + (Pae х Cfae Х SFCae ) - Z E^2
ККЭЭ = j-^-, (1)
f • fc • DWT • Vref • fw
где PME - мощность главного двигателя (ГД), кВт.
Pme = 0,75 • MCRme ,
MCRME - максимальная длительная мощность (МДМ) главного двигателя, кВт.
пМЕ
Z Pme (i) - суммарная мощность главных двигателей, кВт;
i = 1
РАЕ - требуемая мощность вспомогательных двигателей, кВт,
пМЕ
Pae = 0,05ZMCRME(i) ,
i=1
CFME(i), CFAE(i)- коэффициенты преобразования между расходом топлива главного и вспомогательного двигателей соответственно (г) и выбросами СО2, (г). CFME(i) = 3,114; CFAE(i) = 3,206;
^ ЕИ0 — суммарное уменьшение эмиссии СО2 за счет применения инновационных устройств и механизмов, снижающих выбросы в атмосферу. Для рассматриваемых судов принималось ^ ЕИ0 = 0;
/с— поправочный коэффициент на кубическую вместимость; принимался равным 1,0
для танкеров и сухогрузных судов; /— безразмерный коэффициент, учитывающий уменьшение скорости в обычных погодных условиях; принимался равным 1,0.
Другие составляющие формулы (1) пояснены в таблице 1. Величины коэффициентов £ и / вычислены по формулам Руководства [2] в зависимости от типа судна и его ледового класса.
Требуемый ККЭЭ определялся как для судов, строящихся в 2015-2019 годы, по формуле:
Требуемый ККЭЭ = (1 — Ху{00)-а ■ DWT , (2)
где X — понижающий фактор для ККЭЭ, зависящий от времени его применения и типа судна;
а, с — постоянные величины, определенные в зависимости от типа судна. Для танкеров: а = 1218,8; с = 0,488; для сухогрузов: а = 107,48; с = 0,216.
Расчеты конструктивного коэффициента энергоэффективности выполнены для восьми проектов судов классов «М-СП», «М-ПР». Из них — два судна 2014 года постройки, а остальные — эксплуатирующиеся по настоящее время суда более ранних годов постройки; они включены в выборку с целью проведения анализа воздействия указанных типов судов на атмосферу.
Результаты расчетов (таблица 1) показывают, что пять проектов судов удовлетворяют требованиям к энергоэффективности, а у трех проектов достигнутый ККЭЭ (в двух случаях — незначительно) превышает требуемый ККЭЭ. На величину ККЭЭ наибольшее влияние оказывают следующие характеристики исследованных типов судов: дедвейт, мощность главных и вспомогательных двигателей, скорость хода судна, а также наличие ледовых усилений и расход топлива.
Основываясь на выполненных расчетах ККЭЭ можно сделать вывод, что выходящие в море грузовые суда дедвейтом 5000 т и более и мощностью 1700 кВт и более, построенные на классы РРР, могут загрязнять атмосферу диоксидом углерода свыше установленных норм и для таких судов могут потребоваться или быть рекомендованы меры по уменьшению выбросов С02. В случаях совершения судами валовой вместимостью 400 и более, построенными после 2013 года, международных рейсов мероприятия по уменьшению выбросов С02 и выполнению требований к энергоэффективности судов являются обязательными, поскольку в этом случае они должны удовлетворять требованиям международных договоров Российской Федерации.
Сокращение выбросов СО2 может осуществляться с помощью эксплуатационных и технических мер.
Эксплуатационные меры выполняются в рамках судового плана управления энергоэффективностью судна, который должен иметься на судне, совершающем международные рейсы, и может являться частью судовой Системы управления безопасностью. В план могут вноситься следующие мероприятия:
- снижение расхода топлива на 1-2 % (и больше) за счет применения оптимальных режимов работы двигателя в разных условиях эксплуатации;
- периодическая очистка гребного винта и внешних поверхностей корпуса каждые 10 месяцев;
- оптимизация работы насосов;
- выполнение маршрутов - согласно рекомендаций гидрометеослужб;
- установка точных счетчиков топлива;
- установка адаптивных авторулевых и т.п.;
- расчет ККЭЭ с учетом изменения скорости на разных отрезках пути с условно постоянными условиями плавания за всю продолжительность рейса [4].
Технические меры снижения достигнутого ККЭЭ могут быть реализованы в основном при проектировании или модернизации судна, к ним можно отнести [1, 3]:
1. Увеличение дедвейта судна. Увеличение дедвейта потребует увеличения мощности главных двигателей, но при этом мощность увеличится пропорционально дедвейту приблизительно в степени 2/3, т.е. в целом достигнутый ККЭЭ уменьшится. Однако следует учитывать, что с увеличением дедвейта значения требуемого ККЭЭ уменьшаются, поэтому требуются и другие пути снижения ККЭЭ.
2. Снижение скорости. Уменьшение скорости приведет к уменьшению потребной мощности главных двигателей. Для рассматриваемых типов судов скорость уже ограничена условиями внутренних водных путей, и в среднем составляет 10-11 узлов. Кроме того, уменьшение мощности главных двигателей может снизить безопасность мореплавания при неблагоприятных погодных условиях.
3. Разработка и применение эффективных инновационных устройств и механизмов, энергоэффективных технологий, том числе: совершенствование форм носовой и кормовой частей судов, движительно-рулевого комплекса; применение специальных покрытий внешних поверхностей корпуса судна для снижения сопротивления; применение на судах низковольтного оборудования (в этом случае: ZЕи°2 > 0).
Список литературы:
[1] Иванченко А.А., Петров А.П., Живлюк Г.Е. Энергетическая эффективность судов и регламентация выбросов парниковых газов // Вестник Государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. - 2015. - № 3. - С. 103-112.
[2] 2014 Guidelines on the method of calculation of the attained energy efficiency design index (EEDI) for new ships. Resolution MEPC 66/21/Add 1 Annex 5, MEPC [Электронный ресурс]. -2015. - № 245 (66) - 30 с. - Режим доступа: http://www.imo.org/en/KnowledgeCentre/IndexofIMO Resolutions/MEPC%20Resolutions/MEPC%20245%2066.pdf (дата обращения: 20.04.2016).
[3] Егоров Г.В., Колесник Д.В. Оценка энергоэффективности грузовых судов смешанного плавания // Автоматизация судовых технических средств: научн.-техн. сборник. - Одесса: ОГМА, 2012. - Вып. 18. - С. 27-43.
[4] Тарасенко Т.В. Оценка энергоэффективности судов при эксплуатации на коротких морских линиях с выходом на речные участки // Речной транспорт (XXI век). - 2014. - № 1. - С. 52-55.
EVALUATION OF CARBON DIOXIDE DISCHARGE FROM SEA-GOING SHIPS INCLUDED INTO RUSSIAN RIVER REGISTRY BUREAU
N.A. Rekhalova
Key words: ship's energy efficiency, energy efficiency constructive ratio, carbon dioxide discharge, river- and sea-going ships.
The article presents the results of energy efficiency constructive ratio (EECR) calculations for river- and sea-going ships classified according to the Russian River Registry Bureau (RRRB). Proceeding from the energy efficiency constructive ratio calculations, the evaluation of ships' greenhouse gases discharges into the atmosphere has been made, ships' compliance with the requirements concerning EECR has been analyzed, ways of reducing EECR have been summarized.
Статья поступила в редакцию 10.01.2017 г.
