CC BY
484
УДК 623.094
В.В. Мерзлов ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕРЕДВИЖНЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ГАЗОЗАПРАВЩИКОВ В ВООРУЖЕННЫХ СИЛАХ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Проведен анализ эксплуатирующихся передвижных автомобильных газозаправщи-ков различных конструктивных исполнений на основе баллонов различных типов с целью оценки возможности применения в Вооруженных Силах Российской Федерации.
Транспортные средства, компримированный природный газ, передвижные автомобильные газозаправщики, автомобильные газонаполнительные компрессорные станции, баллоны высокого давления
V. V. Merzlov PROSPECTS OF APPLICATION MOBILE MONEY SUPPLY COMPRESSED NATURAL GAS USERS IN ARMED FORCES OF THE RUSSIAN FEDERATION
Considered the most simple and effective way to supply CNG in order to accelerate the transfer of vehicles to CNG due to more widespread use of mobile for the purpose of an assessment ofpossibility of application in armed forces Russian Federation.
Vehicle, compressed natural gas, portable gas vehicle refueling, automobile gas-filling compressor stations, high pressure cylinders
Военно-воздушные силы (ВВС) Российской Федерации оснащены различными авиационными комплексами, для обслуживания которых применяется большого количество средств наземного обслуживания общего применения (СНО ОП) выполненных на автомобильных шасси. СНО ОП - это совокупность технических средств, обеспечивающих техническое обслуживание разных типов воздушных судов (ВС). К СНО ОП относятся: средства заправки жидкими криогенными продуктами, средства заправки газами, средства энергоснабжения, средства наддува, средства буксировки, теплотехнические средства, средства монтажно-подъемные, средства очистки и специальной обработки.
Проведенный анализ эксплуатации СНО ОП показывает, что эксплуатационные характеристики большинства СНО ОП, разработанных еще в 1960-90-е годы, не соответствуют:
- по запасу хода требованиям ГОСТ 53543-2009 и общим техническим требованиям к видам вооружения и военной техники (ОТТ ВВС 4.1.7-86);
- по экологичности требованиям ГОСТ 52033-2003, ГОСТ 52408-2005, приказа МО РФ №15 «О мерах по обеспечению экологической безопасности Вооруженных Сил Российской Федерации» и директивы МО РФ № Д-23 от 1995 г. «Об экологической обстановке в местах дислокации войск Вооруженных Сил Российской Федерации».
Реализация в регионах России программы [1] по замене транспорта на автомобили, работающие на альтернативном топливе, является одним из перспективных проектов развития экономики Российской Федерации и, соответственно, она должна найти свое воплощение и в Вооруженных Силах. Одним из способов решения указанных проблем в Вооруженных Силах РФ является использова-
ние природного газа (ПГ) в качестве альтернативного топлива для двигателя внутреннего сгорания (ДВС) СНО ОП.
Основным сдерживающим фактором, влияющим на процесс перевода военной техники на ПГ, является недостаточное количество АГНКС в РФ. В России к концу 2011 года работало всего 252 автомобильных газонаполнительных компрессорных станции (АГНКС), а парк газобаллонных автомобилей (ГБА) достиг 86000. [2]. Это очень скромные цифры. Например, в г. Воронеже их всего 2, а в Воронежской области 4. Стоимость строительства одной АГНКС составляет не менее 15.. .18 млн. руб.
Перспективным способом заправки газобаллонных автомобилей на аэродроме может стать использование передвижных автомобильных газозаправщиков (ПАГЗ), которые будут заправляться на АГНКС расположенных за территорией аэродрома. Стоимость ПАГЗ составляет 3,2. 6,7 млн. руб. [3]. Применение ПАГЗ позволит организовать быструю доставку газа непосредственно к автомобилям находящимся на аэродроме. Это увеличит загрузку имеющихся и строящихся АГНКС; а также сгладит неравномерность суточного потребления газа на АГНКС.
В ВВС во фронтовой авиации за одну летную смену расходуется ориентировочно 2 т только дизельного топлива. При условии перевода дизельных ДВС СНО ОП на газодизельный режим эксплуатации расход дизельного топлива за одну летную смену составит 500 кг., а ПГ 1500 кг (или 1350 м3). То есть один ПАГЗ, в зависимости от количества баллонов и их емкости в состоянии обеспечить автомобильную технику ПГ на 1.5 летных смен. При эксплуатации авиационного электроагрегата АПА-5Д в течении 8 часов (за 1 моточас расходуется 20 литров топлива) экономия денежных средств при работе на ПГ в сутки составит 3300 руб. Годовой экономический эффект перевода дизельных ДВС на СНО ОП одного аэродрома на двутопливный режим при двух летных сменах в неделю составит около 7,5 млн.руб.
Проведем анализ отечественных типов ПАГЗ.
В настоящее время в России более сотни ПАГЗ значительно отличающихся по конструктивному исполнению, объему перевозимого газа, габаритам и массе, типу используемых баллонов и транспортировщиков.
Основным элементов ПАГЗ являются баллоны высокого давления. Используются баллоны 4 типов по ГОСТ Р 51753 и 18011439: стальные бесшовные (тип 1); состоящие из металлического лей-нера и оболочки из композиционного материала на цилиндрической поверхности лейнера (тип 2); состоящие из металлического лейнера и оболочки из композиционного материала на всей поверхности лейнера (тип 3); состоящие из неметаллического лейнера, оболочки из композиционного материала на всей поверхности лейнера [4] и металлических закладных элементов (тип 4).
Большинство ПАГЗ созданы на базе баллонов 1 и 2 типов вместимостью до 400 л. Баллоны 1 типа изготавливаются из углеродистой или легированной стали, 2 типа - из стали с кольцевой намоткой композиционным материалом. Коэффициент весового совершенства таких баллонов при давлении 24,5 МПа составляет 1,0. 1,2.
Основными недостатками этих ПАГЗ являются:
1. Большая масса при использовании тяжелых стальных баллонов. Например, при объеме транспортируемого газа до 5000 м3 и применение баллонов на давление 24,5 МПа общая масса ПАГЗ в заправленном состоянии может достигать 35.40 т.
Большая масса увеличивает эксплуатационные расходы и создает определенные проблемы при проезде ПАГЗ по дорогам, особенно в зимнее время.
2. Необходимость проведения каждые 3.5 лет технического освидетельствования баллонов. С учетом демонтажа баллонов с ПАГЗ, транспортировки их на освидетельствование и обратно, освидетельствования и последующего монтажа в ПАГЗ общие затраты на техническое освидетельствование становятся весьма значительными.
При гарантированном сроке службы баллонов в 15 лет эту операцию необходимо выполнить 3.5 раз. В итоге эти дополнительные затраты могут быть сопоставимы с первоначальной стоимостью ПАГЗ.
В то же время баллоны 1 и 2 типов наиболее дешевые по сравнению с баллонами 3 и 4 типов [5].
Лучшими массогабаритными и эксплуатационными показателями характеризуются ПАГЗ с использованием баллонов 3 типа (металлический лейнер, например, из алюминиевого сплава с намоткой композиционным материалом типа «кокон»). Коэффициент весового совершенства таких баллонов 0,60.0,65 при давлении 24,5 МПа. Срок службы баллонов 20 лет, техническое освидетельствование один раз через 10 лет.
Наиболее высокие показатели имеют ПАГЗ на основе баллонов 4 типа, например, фирмы Хрегюп ФРГ [6]. Баллоны 4 типа наиболее дорогие. Срок службы баллонов 20 лет, за время эксплуатации проведение технического освидетельствования не требуется. Баллоны взрывобезопасны, не подвержены коррозии. Производство таких баллонов в России отсутствует. В баллонах этого типа лейнер выполнен их полимерного материала с намоткой композиционным материалом по всей поверхности. Баллоны имеют минимальный вес, коэффициент весового совершенства 0,42 при давлении 24,5 МПа.
По способу выдачи газа различаются ПАГЗ с пассивной выдачей газа (на ПАГЗ не установлен дожимающий компрессор) и активной выдачей (на ПАГЗ установлен дожимающий компрессор). Степень опорожнения баллонов при этом соответственно 0,65 и 0,92. Повышение степени опорожнения баллонов при отсутствии дожимающего компрессора на ПАГЗ может быть достигнуто за счет секционирования газобаллонной установки ПАГЗ [7].
По типу используемых транспортировщиков ПАГЗ изготавливаются на базе прицепов, полуприцепов, грузовых автомобилей, полуприцепов с крано-манипуляторной установкой или кантователем. Выбор типа транспортировщика обычно производится исходя из требуемого объема перевозимого газа, возможности размещения на нем дожимающего компрессора и других устройств, удобств обслуживания и т.п. По способу установки баллонов в рамной конструкции различают ПАГЗ с горизонтальной и вертикальной установкой баллонов. Наибольшее распространение получили ПАГЗ с горизонтальным размещением баллонов. По типу защиты баллонов от атмосферных воздействий различают ПАГЗ с защитными устройствами в виде тентов (мягкая конструкция) или размещением баллонов в контейнерах (жесткая конструкция).
Большое разнообразие созданных конструкций ПАГЗ позволяет с одной стороны накопить определенный опыт по разработке, изготовлению и эксплуатации ПАГЗ с целью дальнейшего совершенствования их конструкций. С другой стороны оригинальность конструкции - это значительное удорожание изделия за счет необходимости разработки каждый раз новой документации, за счет изготовления ПАГЗ в условиях единичного производства со всеми отсюда вытекающими недостатками.
За последние годы специалистами разработаны, изготовлены и успешно эксплуатируются различные ПАГЗ на базе баллонов 3 типа (лейнер из коррозионностойкого алюминиевого сплава) вместимостью до 185 л на рабочее давление 24,5 МПа. Размещение баллонов в раме ПАГЗ - горизонтальное, защита от атмосферных воздействий - специальными тентами.
Примерами таких ПАГЗ являются:
1. Передвижной газозаправщик ПАГЗ 1000-25 на прицепе без дожимающего компрессора, изображенный на рис. 1, используется в г. Новосибирске с 2008 года.
С учетом опыта работы этих ПАГЗ с минимальными затратами легко и быстро могут быть разработаны модули и ПАГЗ на другое количество перевозимого газа.
2. Автомобильный газозаправщик ПАГЗ 1680-К-25КМУ [3] с пятью автономными модулями по 560 м3 на полуприцепе без дожимающего компрессора с крано-манипуляторной установкой для разгрузки и загрузки модулей, эксплуатируется ООО «Газпром трансгаз Саратов», г. Саратов с 2010 года (рис. 2).
Рис. 1. ПАГЗ-1000-25 Рис. 2. ПАГЗ 1680-К-25КМУ
3. Передвижной автомобильный газозаправщик ПАГЗ 2700-25 [7] на полуприцепе с дожимающим компрессором, эксплуатируется ООО «Газпром трансгаз Самара», г. Самара с 2011 года.
4. Передвижной автомобильный газозаправщик ПАГЗ-метановоз контейнерный [7] (с баллонами тип 4), который способен перевозить в:
20-футовом контейнере до 6000 м3;
40-футовом контейнере до 12 000 м3;
45-футовом контейнере до 13 500 м3 сжатого природного газа.
Передвижной автомобильный газозаправщик модульного типа (рисунок 2) перевозит несколько газобаллонных быстросъемных модулей. Каждый модуль (объем перевозимого газа 560-1000 м3) снабжен устройством заправки и выдачи газа и поэтому в работе автономен. Перевозку модулей можно осуществлять любым транспортом, оборудованным для перевозки опасных грузов, а также тягачами, оснащенными крано-манипуляторными установками. При отсутствии на ПАГЗ крано-манипуляторной установки загрузка и разгрузка модулей может быть осуществлена любым автомобильным краном или кантователем.
Основные характеристики некоторых отечественных ПАГЗ [3]
МАРКА ПАГЗ ПАГЗК 570025-4 ПАГЗ 500025-5 ПАГЗ 350025-4 ГЗК «Г идрогаз» ПАГЗК 190025-4
Объем перевозимого газа, м3 5700 5000 4000 2640 1900
Коэффициент опорожнения 0,94 0,62 0,65 0,95 0,92
Объем заправляемого в автомобили газа куб.м 5358 3100 2600 2508 1748
Количество одновременно заправляемых автомобилей,ед. 2 3 2 4 2
Количество заправляемых автобусов Икарус, ед. 67 39 33 31 22
Марка тягача МАЗ-64221 КамАЗ-5425 КамАЗ-5410 КамАЗ- 5410 КамАЗ-53215
Масса полуприцепа, т 32,7 23,0 данных нет 14,8 14,0
Основные проблемы при разработке и изготовлении ПАГЗ:
1. Необходимость согласований доработки конструкции транспортировщика с целью надежного закрепления рамы газобаллонной установки или газовых модулей (согласование с разработчиками и изготовителями).
2. Трудности в комплектовании ПАГЗ запорно-регулирующей арматурой высокого давления: клапаны, вентили, редукторы и др. выпускаются ограниченным числом производителей, что вызывает увеличение срока изготовления и поставки, а также высокую стоимость.
3. Ограниченный выбор производителей баллонов высокого давления для комплектования
ПАГЗ.
Баллоны 3 типа (одни из наиболее подходящих для комплектования ПАГЗ) серийно выпускает всего одно предприятие (фактор монополизма). Баллоны 4 типа в России практически не изготавливаются, однако компания ООО «Ругазко» (г. Нижний Новгород) с 2014 года планируется их серийный выпуск.
Дополнительным достоинством ПАГЗ для применения в ВВС является то, что газ можно подавать в любое место: в автопарк, к работающей автомобильной технике на аэродроме, при совершении марша. При этом в работе может быть задействовано достаточно большое количество модулей, что позволяет обслуживать одним ПАГЗ значительное число СНО ОП, находящихся в различных местах и на довольно большом расстоянии от АГНКС.
В Российской Федерации отсутствуют единые установленные требования к конструкции ПАГЗ, поэтому создатели этих изделий в своей работе руководствуются, в основном, требованиями минимальных затрат, что не всегда согласуется с требованиями минимизации эксплуатационных расходов и требованиями безопасности. Практически каждый ПАГЗ - это оригинальная конструкция, разработанная и изготовленная по индивидуальному проекту, что привело к большому разнообразию конструкций ПАГЗ.
С целью решения вышеизложенной задачи необходимо:
1. Разработать на государственном уровне единые требования к ПАГЗ.
2. Стимулировать организации, занимающиеся как разработкой и изготовлением ПАГЗ, так и их эксплуатацией.
3. Разработать типовые конструкции ПАГЗ как с пассивной, так и активной выдачей газа потребителям.
4. Наладить серийный выпуск надежной и дешевой запорно-регулирующей арматуры на высокое давление.
5. Организовать в более широких масштабах производство баллонов 3 типа, создать производство баллонов 4 типа.
Таким образом, на данном этапе развития ВС РФ перевод автомобильной техники на ПГ наиболее просто может быть достигнут путем использования ПАГЗ на основе баллонов 3 и 4 типов как с пассивной, так и активной выдачей сжатого газа. Применение ПАГЗ для заправки будущих газодизельных СНО ОП на аэродромах позволит избежать проблем со строительством АГНКС на его территории.
ЛИТЕРАТУРА
1. Заседание комиссии по модернизации и технологическому развитию экономики России 27.01.20011 г. URL: http://state.kremlin.ru/fase/11755.(дата обращения: 13.07.2011 г.)
2. Ким А.А., Коротков Н.В., Воробьев Д.Ю., Мировой парк ГБА и АГНКС (декабрь 2011 г.) // Транспорт на альтернативном топливе. 2012. №1 (25). С. 58-59.
3. http://www.ngvrus.ru/st 19 10.shtml.(дата обращения: 11.02.2013 г.)
4. http://standartgost.ru/ГОСТ2051753-2001 .(дата обращения: 12.02.2013 г.)
5. http://www.newchemistry.ru/letter.php7n id=6002.(датаобращения: 9.02.2013 г.)
6. Баллоны фирмы Xperion, ФРГ. URL:http://xperion.de/fase/25625.(дата обращения: 12.02.2013 г.)
7. http://www.vtg-gas.ru/articles/9-peredvizhnye-sredstva.(дата обращения: 13.02.2013 г.)
8. http: //www .ngvrus.ru/story 20. shtml .(дата обращения: 12.02.2013 г.)
Мерзлов Виктор Владимирович - Viktor V. Merzlov -
адъюнкт Военного учебно-научного центра Во- graduate student The Voronezh Military Aviation енно-воздушных сил «Военно-воздушная акаде- Academy мия им. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», г. Воронеж
Статья поступила в редакцию 03.04.13, принята к опубликованию 30.04.13
