CC BY
3УДК 627.7 Лихачёв Д.Ю., Гадашиев Э.Э.
Лихачёв Д.Ю.
магистрант 2 курс, напр. «Энергетические комплексы и оборудование морской техники» Астраханский государственный технический университет (г. Астрахань, Россия)
Гадашиев Э.Э.
магистрант 2 курс, напр. «Энергетические комплексы и оборудование морской техники» Астраханский государственный технический университет (г. Астрахань, Россия)
РАЗВИТИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПАРОМА И ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЕ ГЭУ
Аннотация: в данной статье рассматривается развитие энергетического комплекса железнодорожного парома проекта СЫЕ19М для Балтийского моря. Паромная линия в Балтийском море является одним из самых загруженных морских маршрутов России, а железнодорожные паромы обеспечивают эффективный и экономичный способ перемещения грузов. В частности, железнодорожные паромы играют важную роль в транспортировке товаров, таких как уголь, зерно, металл и другие сырьевые материалы.
Ключевые слова: железнодорожный паром, Балтийское море, СПГ.
На сегодняшний день железнодорожные паромы на Балтийском море являются критически важным и востребованным способом перевозки генеральных грузов в Калининградскую область и обратно в Усть-Лугу (Санкт-Петербург) в железнодорожных вагонах и цистернах, а также автотехники и грузовых фур с погрузкой накатным способом.
Возможный рост суммарного грузопотока на паромной линии до 20 миллионов тонн, возникает потребность интенсивного развития судостроения новой серии паромов с применением импортозамещаемых главных двигателей и другого оборудования энергетического комплекса.
Разработка перспективного энергетического комплекса с импортозамещающими главными механизмами морского железнодорожного парома проводится в настоящем проекте.
Обоснование типа ГЭУ.
На паромных судах эксплуатирующийся в Балтийском море применяются схемы ГЭУ на основе дизель-редукторных агрегатов, в том числе, с приводом валогенераторных систем.
В связи конструктивными особенностями паромов с ограниченной высотой машинного отделения применяются дизеля среднеоборотные (СОД -п=300-750 об/мин), с повышенной частотой вращения (ПОД - п=750-1200 об/мин), с отдельным реверс редуктором. Также для обеспечения условий обслуживания ГЭУ целесообразней применять У-образную конструкцию главного двигателя.
Двухмашинная, двухвальная главная энергетическая установка (ГЭУ), работающая на винты регулируемого шага, через реверс-редукторные передачи, с двумя валогенераторными установками.
Рассматриваемая схема ГЭУ является действующей на судне-прототипе.
Преимущества:
• Больший ресурс нереверсивного двигателя, двухмашинная главная энергетическая установка повышает живучесть судна в случае отказа одного из ГД. Применяемые двигатели СОД, позволяют их разместить в машинном отделении с относительно небольшой высотой под грузовой палубой в кормовой оконечности парома.
• Повышенная маневренность парома за счет гребных винтов регулируемого шага (ВРШ).
• Применение ВРШ позволяет быстро менять скоростной режим хода судна при постоянной частоте вращения коленвалов главных двигателей, включая реверсирование с помощью ВРШ. Таким образом применение в составе ГЭУ реверс-редукторов обеспечивает работоспособность и безопасность парома при случайном выходе из строя механизма поворота лопастей ВРШ.
Недостатки:
• Усложнение конструкции ГЭУ.
• Увеличивается время и стоимость обслуживания ГЭУ за счет применения реверс-редукторов с отбором мощности на валогенераторные системы от ГД и ВРШ с механизмами изменения шага винта.
Анализ данных и конструктивных особенностей ГЭУ показывает:
1. Применение СОД позволит сократить размеры машинного отделения по высоте до грузовой палубы с учетом возможности обслуживания и ремонта ГД в эксплуатации.
2. Применение редукторов с гребными винтами регулируемого шага обеспечит высокие манёвренные характеристики парома.
3. Валогенераторы при использовании их энергии на работу подруливающих устройств обеспечивают дозагрузку ГД по мощности, что способствует снижению расходов топлива
Выбор типа главных двигателей, передача мощности и движители.
Для обоснования выбора главного двигателя (главных двигателей) выбирается ряд судовых дизелей, мощность которых близка к требуемой. Сравнение проводится по основным показателям (Табл. №1). Выбор главных двигателей, типа главной передачи формирует состав главной энергетической установки судна. Необходимо также учитывать габаритные размеры для размещения главного двигателя в машинном отделении.
Исходными данными при выборе главных двигателей являются:
• Мощность одного главного двигателя в составе главной энергетической установки судна,
• Количество и частота вращения движителей,
• Удельный расход топлива,
• Массо-габаритные показатели.
Исходя из того, что необходимыми и достаточными являются следующие параметры: номинальная мощность не менее 6000 кВт.
Для сравнения принято две марки главных двигателей отечественного производства, т.к. в типоразмерных рядах судовых главных дизелей имеется ограниченное количество таких механизмов в постройке, а некоторые модели проходят испытания, сертификацию и готовятся к производству.
Судовые главные двигатели V - образные, 2 цилиндровые, мощностью 6000 кВт каждый с частотой вращения коленчатого вала 1000 и 750 об/мин.
Основные данные главных судовых дизелей сведены в таблицу №1.
Анализ данных главных двигателей (ГД) проводится сравнением каждого показателя отдельно, при этом лучшие показатели выделяются в таблице жирным шрифтом и определяется в последней графе количество лучших показателей, на основе которых формируется заключение о выборе технического решения по выбору типа ГД.
Таблица № 1. Параметры судовых дизелей для выбора главных двигателей.
№ п/п Показатели удовых дизелей ТМХ Д500 ЧН26,5/31 (У-образный) (Модель на стадии разработки) Волжский дизель 12У32/40
1. Мощность, кВт 6000 6000
2. Частота вращения, об/мин 1000 750
3. Диаметр цилиндра, см 265 320
4. Ход поршня, см 310 400
5. Удельный расход топлива, г/кВт*ч 186 179
6. Удельный расход масла, г/кВт*ч 1,2 0,8
7. Длина, мм 5765 6915
8. Ширина, мм 2640 3140
9. Высота, мм 3470 4120
10. Масса, кг 49000 61000
11. Ресурс, ч 60000 70000
12. Количество лучших показателей 4 4
По мощности ГД - оба принятых к анализу ГД отечественного производства соответствуют заданной мощности ГД и имеют равную мощность - 6000 кВт, достаточную для обеспечения свободной скорости хода парома в полном грузу 16,5 узлов.
По частоте вращения коленчатого вала предпочтительным ГД является Волжский дизель 12У32/40 с п н = 750 об/мин с работой через редукторную передачу на гребные винты регулируемого шага и на привод валогенераторных систем [4].
По сорту топлива для Балтийского моря высокие требования к экологичности, поэтому ГД, имеющий меньшие удельные расходы дизельного топлива и моторного масла - Волжский дизель 12У32/40 с учетом перспективного внедрения топливной системы СПГ, а в настоящее время работающего на экологичном дизельном топливе А.О. «Газпромнефть» с содержанием серы не более 0,1%.
Наибольший ресурс до капитального ремонта - 70000 часов имеет Волжский дизель 12У32/40, что может обеспечить даже при интенсивной круглогодичной эксплуатации не менее 14 лет до капитального ремонта, т.е. более 60% нормативного срока службы парома.
Таким образом, по количеству лучших показателей по расходу топлива и моторного масла, ресурсу до капитального ремонта и перспектив производства главных двигателей с двухтопливной системой, в том числе с применением СПГ в состав энергетического комплекса морского парома принимаются два главных дизеля Волжский дизель 12У32/40 мощностью 6000 кВт каждый.
Заключение.
В ходе работы над новым и перспективным железнодорожным паромом, основанным на проекте «CNF19M», были проведены исследования и определены ключевые аспекты его реализации. Основным результатом стало определение типа главной энергетической установки (ГЭУ), которая должна быть установлена на паром, а также подбор перспективных отечественных двигателей, способных обеспечить необходимую мощность.
Выбор типа ГЭУ был сделан с учетом конструктивных особенностей железнодорожных паромов и их специфических требований к мощности и экономичности. Это позволило определить оптимальные параметры двигателей и ГЭУ, что, в свою очередь, обеспечивает высокую эффективность и надежность работы парома в реальных условиях эксплуатации.
Также в рамках работы были определены перспективные отечественные производители двигателей, способные обеспечить паром железнодорожными двигателями, отвечающими всем требованиям проекта. Это способствует развитию отечественного двигателестроения и использованию продукции собственного производства в стратегически важных проектах.
Важным аспектом работы является то, что новый железнодорожный паром предназначен для эксплуатации в Балтийском море, что предполагает особые условия и требования к безопасности и эффективности парома. Это
подчеркивает значимость и актуальность проведенной работы, направленной на развитие отечественного судостроения и обеспечение нужд Балтийского региона в современных и надежных транспортных средствах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Продукция «Волжский дизель» https://vdm-plant.ru/produktsiya;
2. Правила классификации и постройки морских судов. Часть IX. Механизмы 2023. Стр.192. Электронная версия;
3. Правила классификации и постройки морских судов. Часть XI. Электрическое оборудование 2023. Стр.331. Электронная версия;
4. https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293724/4293724497.pdf;
5. Статья «Анализ и перспективы российских паромных линий балтийского моря» Стр. 187-190. Электронная версия;
6. https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-i-perspektivy-rossiyskih-paromnyh-liniy-baltiyskogo-morya/viewer
Likhachev D. Yu., Likhachev D. Yu.
Likhachev D.Yu.
Astrakhan State Technical University (Astrakhan, Russia)
Gadashiev E.E.
Astrakhan State Technical University (Astrakhan, Russia)
ENERGY DEVELOPMENT RAILWAY COMPLEX FERRIES AND IMPORT SUBSTITUTION OF GENERAL EQUIPMENT
Abstract: this article discusses the development of the energy complex of the CNF19M project railway ferry for the Baltic Sea. The Baltic Sea ferry line is one of Russia's busiest shipping routes, and rail ferries provide an efficient and cost-effective way to move cargo. In particular, rail ferries play an important role in the transport of goods such as coal, grain, metal and other raw materials.
Keywords: railway ferry, CNF19M, Baltic Sea.
