CC BY
363
щВЕСТНИК
......ЦН1 ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА
^МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА
СУДОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ, СИСТЕМЫ И УСТРОЙСТВА
УДК 629.113 О. К. Безюков,
Е. В. Макарьев, Махфуд Маад Мохаммед
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА СУДОВОГО ВЫСОКООБОРОТНОГО ДИЗЕЛЯ ПРИ ЕГО ОХЛАЖДЕНИИ ВОДОЙ И АНТИФРИЗОМ
В статье рассмотрены эрозионно-коррозионные разрушения поверхностей систем охлаждения дизельных двигателей и возможности их снижения применением в качестве теплоносителя антифризов и повышения их температуры. Приведены результаты экспериментальных исследований влияния воды, антифриза и их температуры на составляющие теплового баланса высокооборотного судового дизеля. Показано, что использование антифриза с температурой 90 °С не нарушает работу судового дизель-генератора 3412/14,5, ранее рассчитанного на использование в качестве теплоносителя воды при 70 °С. Установлено, что при переходе от охлаждения водой при 70°С к охлаждению антифризом при 90°С происходит перераспределение составляющих теплового баланса, небольшое увеличение эффективного КПД дизельного двигателя и сокращение расхода топлива, особенно заметное при нагрузках 25 и 50 %. При этом не были отмечены какие-либо негативные явления, что открывает перспективы повышения температуры антифриза до 100 — 110 °С без проведения существенных конструктивных изменений судовых высокооборотных ДВС.
Ключевые слова: судовые высокооборотные ДВС, эрозионно-коррозионные разрушения, жесткость рабочего процесса, вибрации, охлаждающие жидкости, антифризы, тепловой баланс, ультразвуковые те-плорасходомеры.
еа
юг
Ф
ЕДЕРАЛЬНАЯ целевая программа «Национальная технологическая база» и входящая в ее состав подпрограмма «Создание и организация производства в Российской Федерации в 2011 - 2015 гг. дизельных двигателей и их компонентов нового поколения» предусматривают необходимость производства в России современных высокооборотных дизельных двигателей мощностью от 400 до 4000 кВт, обладающих высокой экономичностью и ресурсными показателями, лимитируемыми в настоящее время, прежде всего, теплонапряженным состоянием и повышенной виброактивностью. От этих негативных факторов в значительной мере зависят тепловые потери, интенсивность образования трещин и эрозионно-коррозионых разрушений омываемых водой поверхностей втулок и блоков цилиндров. В результате в четырехтактных высокооборотных двигателях при наработке 30 - 50 % от расчетной выбраковываются от 20 до 50 % втулок цилиндров из-за повреждений боковых поверхностей в результате эрозии, порождаемой вибрационной кавитацией [1].
Согласно феноменологической модели, предложенной в [2] и [3], процессы эрозионно-кор-розионных разрушений в зарубашечном пространстве дизелей зависят от свойств и параметров как деталей остова (амплитуды и частоты колебаний, эрозионной и коррозионной стойкости материалов, напряженно-деформированного и теплового состояния), охлаждающей жидкости (плотности, скорости звука, вязкости, поверхностного натяжения, состава и количества растворенных примесей и ингибиторов, температуры и давления), так и свойств границ раздела поверхностей и жидкости (шероховатости и смачиваемости). Интенсивность образования ка-витационных пузырьков (разрывов сплошности) определяет сочетание звукового давления, порождаемого вибрирующими поверхностями (динамический фактор), статического давления охлаждающей жидкости (статический фактор) и давления насыщения (тепловой фактор). Возника-
ВЕСТНИК«
ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ШЦ
МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТД ИМЕНИ АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА^.
ющие под воздействием теплового потока и динамических импульсов, вызванных колебаниями втулок, паровые пузырьки в охлаждающей жидкости быстро растут, их объем увеличивается в тысячи раз в течение сотых долей секунды. Достигнув некоторого размера, определяемого интенсивностью теплового потока, свойствами и параметрами охлаждающей жидкости, пузырьки или отрываются от поверхности и, попадая в недогретое ядро потока, полностью или частично конденсируются, или в результате повышения звукового давления захлопываются, вызывая эрозионные разрушения втулок и блоков цилиндров высокобортных судовых ДВС. Все это увеличивает трудоемкость обслуживания и стоимость ремонта дизелей, непроизводительные простои судов. Поэтому эксплуатация двигателей без применения специальных методов водоподготовки запрещена заводами-изготовителями.
Предпринимаемые в настоящее время усилия по созданию в России форсированных высокооборотных судовых дизельных двигателей типа 12ЧН15/17,5 (ПАО «Звезда») и 12ЧН18/21,5 (ОАО «УДМЗ»), предназначенных, в том числе, для применения на судах, предусматривают необходимость снижения их виброактивности, совершенствование охлаждающих жидкостей, свойства и параметры которых должны обеспечивать минимальные коррозионно-эрозионные разрушения втулок и блоков цилиндров, что, в свою очередь, благоприятно скажется на технико-эксплуатационных и ресурсных показателях двигателей в целом.
В [4] показано, что одним из основных факторов, который в значительной степени определяет силовую нагрузку и уровень вибраций деталей цилиндро-поршневой группы и шатунов высокооборотных ДВС, является рабочий процесс ДВС, сопровождающийся высокой скоростью нарастания давления в камере сгорания. В [5] приведена индикаторная диаграмма дизельного двигателя 12ЧН18/20 (М482) (рис. 1), иллюстрирующая указанные нестационарные газодинамические процессы.
Рис. 1. Индикаторная диаграмма рабочего процесса судового дизельного двигателя 12ЧН18/20 (М482) на номинальном режиме ^е = 216 г/кВт-ч; среднее индикаторное давление 1,184 МПа; степень повышения давления X = Рг / Рс =1,67; скорость нарастания давления (ёр / ёф)шах = 0,71 МПа / град. ПКВ); — — измеренное давление;----давление, осредненное по времени
Рассмотрим возможности снижения интенсивности вибраций и эрозионно-коррозионных разрушений в судовых высокооборотных дизельных двигателях за счет воздействия на параметры рабочего процесса.
В [6] приведен критерий подобия, позволяющий анализировать влияние газодинамических процессов при сгорании топлива и жесткости конструктивных элементов на интенсивность вибрации (виброперемещение) наружной поверхности 5 втулки цилиндра,
Я t s ■ D
о = const ■ а ■ pz--,
Zvt
где о = g. / g^ = f (т.) — показатель динамичности цикла, являющийся функцией периода задержки самовоспламенения топлива; g. — масса топлива, поступившего в цилиндр двигателя за период задержки воспламенения; gц — цикловая подача топлива; pz — максимальное давление цикла; S — ход поршня; D — диаметр втулки цилиндра; Zt — цилиндрическую жесткость втулки цилиндра.
Указанная зависимость показывает, что одним из эффективных методов уменьшения вибраций ДВС является снижение жесткости рабочего процесса и максимального давления цикла, зависящих, прежде всего, от периода задержки самовоспламенения топлива.
Расчет периода задержки самовоспламенения может быть выполнен по формуле, приведенной в [7]:
Хг = 0,44 ■ p„-1-19 ■ вл65Ш<,
где pc и T — давление температура в конце процесса сжатия.
Он показывает, что увеличение температуры T на 50 °С сокращает период более чем на 50 %. Это приводит к увеличению подогрева воздуха в процессе наполнения и сжатия, что обеспечивает более быструю подготовку топлива к воспламенению и существенное сокращение периода задержки самовоспламенения [8], и, следовательно, к уменьшению количества топлива, впрыскиваемого в цилиндры за этот период. Это приводит к снижению показателя динамичности цикла о = gj / g4, максимальной скорости нарастания давления в цилиндре (dp /а?ф)тах, характеризующей жесткость рабочего процесса, и виброактивность дизельного двигателя.
Повышение температуры воздушного заряда может быть обеспечено:
- снижением интенсивности охлаждения наддувочного воздуха;
- увеличением температуры охлаждающей жидкости;
- применением присадок к охлаждающей воде, снижающих интенсивность теплообмена в зарубашечном пространстве.
Как показано в [9], подогрев наддувочного воздуха, снижая жесткость рабочего процесса и виброактивность ДВС, оказывает только косвенное влияние на эрозионно-коррозион-ные процессы в зарубашечном пространстве дизельных двигателей. Поэтому более предпочтительными являются методы, оказывающие влияние как на жесткость рабочего процесса, так и непостредственно на интенсивность эрозионно-коррозионых процессов в зарубашечном пространстве за счет изменения параметров и теплофизических свойств охлаждающих жидкостей.
В [10] показано, что повышение температуры охлаждающей воды, в том числе переход к высокотемпературному охлаждению, требует изменения давления и конструкции системы охлаждения, исключающих объемное кипение в зарубашечном пространстве и крышках цилиндров, что может быть реализовано только вновь разрабатываемых двигателях или при их существенной модернизации. Поэтому более предпочтительным является поддержание высоких температур в системе охлаждения путем применения теплоносителей с высокой температурой кипения. К их числу относятся антифризы, обладающие рядом положительных качеств: низкой температурой замерзания (от -30 до - 70 °С) и высокими температурами кипения (110 °С) и воспламенения, высокой теплоемкостью и теплопроводностью, малой вязкостью особенно при низких температурах [11] - [13]. Сравнительная характеристика физико-химических свойств воды, моноэтилен-гликоля и антифриза марки А-40 приведена в табл. 1.
Таблица 1
Физико-химические свойства воды, моноэтиленгликоля и антифриза марки А-40
Показатель Физико-химические свойства
Вода Моно- этиленгликоль Отношение моно-этиленгликоль / вода Антифриз марки А-40
Молярная масса 18,01 62,07 3,45 -
Плотность при 20 °С, кг/м3 998,2 1113 1,115 1070
Температура замерзания, К 273 261 1,046 233
Температуры кипения при 0,1 МПа, °С 100 197,7 1,977 108
Теплоемкость при 20 °С, кДж/(кгх°С) 4,184 2,422 0,579 3,29
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К) 0,60 0,265 0,438 0,406
Кинематическая вязкость при 20 °С, мм2/с 1,0 19 - 20 19 - 20 1,28
Теплота испарения, кДж/кг 2,258 0,800 0,354 -
Коэффициент объемного расширения (0 - 100 °С) 0,00046 0,00062 1,348 -
Источник: Тенденции в производстве охлаждающих жидкостей [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://newchemistry.ru/letter.php?n_id=342 (дата обращения: 03.03.2016).
Пониженная температура замерзания позволяет использовать антифризы для охлаждения ДВС судов, работающих на ледоколах, нефтегазодобывающих платформах, судах снабжения платформ, без риска промерзания внутреннего контура охлаждения в случае аварийных и нештатных ситуаций. Антифризы следует применять для охлаждения дизельных двигателей, конвертируемых из автотракторных и изначально спроектированных под низкозамерзающие жидкости [14]. Кроме того, антифризы могут найти применение и в качестве теплоносителей в системах утилизации теплоты охлаждающей жидкости, наддувочного воздуха и отработавших газов. Наиболее часто на практике применяются антифризы, содержащие воду и этиленгликоль в объеме 50 - 65 %, т. е. содержание присадки (этиленгликоля) превышает концентрацию в охлаждающих жидкостях традиционных ингибиторов эрозионно-коррозионных разрушений и накипеобразования на один-два порядка, что не может не отразиться на протекающих в системе охлаждения теплофизических процессах. Кроме того, в состав товарных антифризов входят антипенные присадки и ингибиторы коррозии на основе солей органических и неорганических кислот.
Как показали исследования динамики и эрозионного воздействия кавитационных полостей, приведенные в [15] и [16], увеличение плотности и особенно вязкости антифриза по сравнению с водой способно существенно уменьшить кавитационную активность и снизить интенсивность эрозионных разрушений вибрирующих поверхностей систем охлаждения. В результате скорость эрозионных разрушений чугунных образцов при испытаниях на магнитострикторе в воде и в антифризе при 95 °С сокращается более чем в два раза [16]. Следует отметить, что, несмотря на ряд очевидных преимуществ, антифриз всё же имеет и ряд недостатков, по сравнению с пресной водой. Свойства воды как теплоносителя существенно лучше, чем у антифриза, что обуславливает уменьшение теплоотвода при его использовании.
В связи с изложенным, широкое внедрение антифризов в качестве теплоносителя внутреннего контура охлаждения судовых ДВС, не предназначенных изначально для использования низ-козамерзающих жидкостей, требует проведения специальных испытаний. К ним, прежде всего, относятся исследования:
- возможности перевода дизеля с охлаждения водой на охлаждение антифризом при одновременном повышении температуры до 90 °С;
- изменения составляющих теплового баланса.
»ВЕСТНИК
ТЩ 1111 о ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА
ЮРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА
Для выполнения этих исследований на кафедре теории и конструкции судовых ДВС ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова на базе судового дизель-генератора 3VD14,5/12-2SRW (3412/14,5) создан специальный экспериментальный стенд [17], основные параметры которого представлены в табл. 2. Его отличительными особенностями являются использование комплекса современных измерительных приборов (ультразвуковые теплорасходомеры, цифровой анемометр, пирометр, промышленный ноутбук), способных работать в условиях повышенных вибраций и температур теплоносителей. На этом стенде был проведены испытания указанного дизельного двигателя по нагрузочной характеристике при его охлаждении пресной водой при температуре 70±2 °С и антифризом при температуре 90±2 °С.
Таблица 2
Основные характеристики дизель-генератора 3VD14,5/12-2SRW
Дизель-генератор 3VD14,5/12-2SRW
Мощность, кВт 29
Напряжение, В 115
Год производства 1987
Предприятие-производитель УЕВ, Лейпциг, Германия
Дизельный двигатель
Модель 8КЬ, 3VD14,5/12-2
Тип Четырехтактный, с водяным охлаждением, без наддува
Номинальная мощность, кВт 38
Номинальная частота вращения, об/мин 1500
Диаметр цилиндра, мм 120
Ход поршня, мм 145
Удельный расход топлива, г/(кВтч) 240
Генератор
Модель GBCa 225 8^-9008
Ток, А 278
Полученные результаты были обработаны и представлены в виде графиков (рис. 2 - 3).
к/ч м3/ч
25%
Нетум
< И—1
г/
л
>— """
\ Н- г
г*
75%
С0%
50% 75%
мссоджс
Рис. 2. Нагрузочная характеристика и тепловой баланс дизеля, охлаждаемого водой при 70 °С
ВЕСТНИКЛ
ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА
МОРСКОГО И РЕЧНОГО Ф) ОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА.
□пеД ОЗО. кг/ч п7ч
ОВД-
ОМ-
О
г1
Ъ
__^
)
г-1"
25%
50% Нггуж
75%
100%
25% 50% 75% 110%
Погрузи
Рис. 3. Нагрузочная характеристика и тепловой баланс дизеля, охлаждаемого антифризом при 90 °С
Результаты эксперимента подтвердили, что при работе с паспортными параметрами двигателя (Тохл = 70 °С и Тм = 70 - 80 °С) и при использовании в качестве хладагента пресной воды с увеличением нагрузки от 25 % до номинальной происходит увеличение эффективного КПД (от 24 до 37 %). Потери в охлаждающую воду при изменении нагрузки от 25 до 75 % уменьшаются с 32 до 23 %, но при нагрузке 100 % возрастают до 28 %, что, по-видимому, связано с началом поверхностного кипения недогретой воды в верхней части зарубашечного пространства и крышках цилиндров, сопровождающееся ростом интенсивности теплоотдачи. Относительные тепловые потери с отработавшими газами примерно постоянны (около 20 %) во всем диапазоне исследованных нагрузок. При использовании антифриза при 90 °С при росте нагрузки от 25 % до номинального режима происходит увеличение эффективного КПД (от 25,3 % до 38,3 %). Относительные тепловые потери с отработавшими газами также примерно постоянны (около 23 %), однако выше, чем при охлаждении водой при 70 °С. Как абсолютные, так и относительные тепловые потери в антифриз существенно уменьшаются во всем исследованном диапазоне нагрузок.
В результате проведенных испытаний установлено, что при переходе от охлаждения водой при 70 °С к охлаждению антифризом при 90 °С происходит перераспределение составляющих теплового баланса, небольшое увеличение эффективного КПД дизельного двигателя и сокращение расхода топлива, особенно заметное при нагрузках 25 и 50 %. Таким образом, испытания в течение 18 час. показали, что использование антифриза с температурой 90 °С не нарушает работу судового дизель-генератора 3VD14,5/12-2SRW (1500 мин-1), ранее рассчитанного на использование в качестве теплоносителя воды при 70 °С. При этом не были отмечены какие-либо негативные явления (нехарактерный шум, нестабильность частоты вращения, повышение вибраций или температуры смазочного масла). Это открывает перспективы повышения температуры антифриза до 100 — 110 °С без проведения существенных конструктивных изменений судовых высокооборотных ДВС.
Следует особо отметить, что затраты на антифриз как средства оптимизации теплового состояния и уменьшения кавитационно-коррозионных разрушений и накипеобразования на один
»ВЕСТНИК
ТЩ 1111 о ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА
ЮРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА
двигатель мощностью до 1000 кВт на год пренебрежимо малы — много меньше затрат на топливо, расходуемое СЭУ в течение одних суток. Тем более его применение сопровождается сокращением расхода топлива при нагрузках около 50 % — наиболее характерных для дизель-генераторов. В то же время охлаждающие жидкости, содержащие этиленгликоли, потенциально могут существенно сократить эрозионно-коррозионные разрушения блоков, втулок и крышек цилиндров, наиболее массивных, дорогих и трудоемких в ремонте деталей остова дизельных двигателей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
еа
|9б]
1. Валишин А. Г. Оценка ресурса цилиндровых втулок ДВС при вибрационной кавитации / А. Г. Ва-лишин // Двигателестроение. — 2008. — № 1. — С. 20-23.
2. Безюков O. ^ Основы комплексного совершенствования охлаждения судовых дизелей: автореф. дис. ... д-ра техн. наук / О. К. Безюков. — СПб.: СПГУВК, 1996. — 48 с.
3. Безюков О. К. Основные положения феноменологической модели эрозионно-коррозионных разрушения втулок цилиндров судовых дизелей / О. К. Безюков // Материалы докладов Всероссийской научно-методической конференции. — СПб.: СПГУВК, 1994. — С. 117-119.
4. Ионас Я. Б. К вопросу о влиянии скорости нарастания давления в камере сгорания на силовую нагрузку деталей поршневого двигателя / Я. Б. Ионас // Научные труды НАТИ. — 1970. — № 204. — С. 46-58.
5. Иванченко А. А. Выбор математической модели для описания характеристики выгорания топлива при доводке судового дизеля с аккумуляторной топливной системой / А. А. Иванченко, В. А. Макуров, И. А. Щенников // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2014. — № 2 (24). — С. 31-37.
6. Афанасьева О. В. Безразмерные комплексы для оценки виброактивности судовых дизелей / О. В. Афанасьева, О. К. Безюков // Эксплуатация морского транспорта. — 2008. — № 4. — С. 56-59.
7. Кавтарадзе Р. З. Теория поршневых двигателей. Специальные главы / Р. З. Кавтарадзе. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. — 720 с.
8. Тимофеев В. Н. Температурный режим двигателей внутреннего сгорания и его регулирование / В. Н. Тимофеев. — Чебоксары: Изд-во Чувашского университета, 2008. — 358 с.
9. Лудченко Н. И. Энергетическая эффективность подогрева наддувочного воздуха для ДВС типа ЧН21/21 / Н. И. Лудченко, О. Л. Мартемьянов, В. О. Сайданов [и др.] // Двигателестроение. — 2010. — № 3. — С. 22-25.
10. Разуваев А. В. Повышение эффективности систем высокотемпературного охлаждения двигателей / А. В. Разуваев // Двигателестроение. — 1999. — № 2. — С. 9-11.
11. ГОСТ 28084-89. Жидкости охлаждающие низкозамерзающие. Общие технические требования. — М.: Стандартинформ, 2007. — 15 с.
12. Кириченко Н. Б. Автомобильные эксплуатационные материалы / Н. Б. Кириченко. — М.: Академия, 2014. — 208 с.
13. Ратнов А. Е. Улучшение эксплуатационных показателей транспортных двигателей путем совершенствования свойств охлаждающих жидкостей: автореф. дис. ... канд. техн. наук / А. Е. Ратнов. — СПб.: СПбГПУ, 2005. — 21 с.
14. Иванов И. Е. Системы охлаждения поршневых ДВС: монография / И. Е. Иванов, М. Г. Шатров, Т. Ю. Кричевская. — М.: Изд-во МАДИ, 2015. — 168 с.
15. Безюков О. К. Исследование динамики и эрозионного воздействия кавитационных полостей / О. К. Безюков, Ю. А. Гривнин, С. П. Зубрилов, В. А. Ларин // Межвузовский сб. «Взаимодействие тел с границами раздела сплошной среды». — Чебоксары, 1985. — С. 21-29.
16. Красножон П. А. Оценка влияния экологически безопасных охлаждающих жидкостей на надежность автомобильных двигателей / П. А. Красножон, В. А. Янчеленко // Двигателестроение. — 2014. —№ 2. — С. 35-37.
17. Макарьев Е. В. Стенд для теплобалансных испытаний судовых ДВС / Е. В. Макарьев // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2014. — № 5 (27). — С. 12-19.
ВЕСТНИКЛ
ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ЩИ1Н ', "
МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА^
RESEARCH HEAT BALANCE MARINE HIGH-SPEED DIESEL ENGINES, COOLED WATER AND ANTIFREEZE
The article describes the erosion-corrosion fracture surface cooling systems of diesel engines and the possibility ofreducing the use as a coolant and antifreeze to increase their temperature. The results of experimental studies of the influence of water, antifreeze and temperature on the components of the heat balance of high-speed marine diesel.
It is shown that the use of antifreeze with a temperature of 90 0C does not disrupt marine diesel generator 3CH12 /14.5, previously designed for use as a coolant water at 700 C. It was established that during the transition from the cooling water at 70 0C cooling antifreeze at 90 0C redistribution of heat balance, a slight increase in the effective efficiency of the diesel engine and reduce fuel consumption, especially noticeable at loads of 25 and 50%.
This has not been observed any negative phenomena, which opens prospects for raising the coolant temperature to 100 - 1100 C without substantial design changes of high-speed marine engine.
Keywords: marine internal combustion engines, coolants, antifreeze, heat balance, ultrasonic heat meters.
REFERENCES
1. Valishin, A. G. "Evaluation of Resource of Engines Cylinder Liner Exposed to Vibratory Cavitation." Dvigatelestroyeniye 1 (2008): 20-23.
2. Bezyukov, O. K. Osnovy kompleksnogo sovershenstvovanija ohlazhdenija sudovyh dizelej: Abstract of Dr. diss. (Tech.). SPb.: SPGUVK, 1996.
3. Bezjukov, O. K. "Osnovnye polozhenija fenomenologicheskoj modeli jerozionno-korrozionnyh razrushenija vtulok cilindrov sudovyh dizelej." Materialy dokladov Vserossijskoj nauchno-metodicheskoj konferencii. SPb.: SPGUVK, 1994: 117-119.
4. Ionas, Ja. B. "K voprosu o vlijanii skorosti narastanija davlenija v kamere sgoranija na silovuju nagruzku detalej porshnevogo dvigatelja." Nauch. tr. NATI 204 (1970): 46-58.
5. Ivanchenko, A. A., V. A. Makurov, and I. A. Shennikov. "Selecting a mathematical model for describing characteristics of the fuel burnup at operational development marine diesel engine with common rail system." Vestnik Gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S.O. Makarova 2(24) (2014): 31-37.
6. Afanasjeva, O. V., and O. K. Bezukov. "Dimensionless groups for the vibroactivity estimation of the ship diesel engines." Jekspluatacija morskogo transporta 4 (2008): 56-59.
7. Kavtaradze, R. Z. Teorijaporshnevyh dvigatelej. Specialnye glavy. M.: Izd-vo MGTU im. N.Je. Baumana,
2008.
8. Timofeev, V. N. Temperaturnyj rezhim dvigatelej vnutrennego sgoranija i ego regulirovanie. Cheboksary: Izd-vo Chuvash. un-ta, 2008.
9. Ludchenko, N. I., O. L. Martemyanov, V. O. Saidanov, V. V. Bozhko, L. A. Stolyarchuk, A. V. Razuvaev. "Air Preheating to Boost Energy Efficiency of CH21/21 Engines." Dvigatelestroyeniye 3 (2010): 22-25.
10. Razuvaev, A. V. "Povyshenie jeffektivnosti sistem vysokotemperaturnogo ohlazhdenija dvigatelej." Dvigatelestroenie 2 (1999): 9-11.
11. Russian Federation. GOST 28084-89. Low-freezing cooling Fluid. General specifications. M.: Standartinform, 2007.
12. Kirichenko, N. B. Avtomobilnye jekspluatacionnye materialy. M.: Akademija, 2014.
13. Ratnov, A. E. Uluchshenie jekspluatacionnyh pokazatelej transportnyh dvigatelej putem sovershenstvovanija svojstv ohlazhdajushhih zhidkostej: Abstract of PhD diss. (Tech.). SPb.: SPbGPU, 2005.
14. Ivanov, I. E., M. G. Shatrov, and T. Ju. Krichevskaja. Sistemy ohlazhdenija porshnevyh DVS: monografija. M.: MADI, 2015.
15. Bezjukov, O. K., Ju. A. Grivnin, S. P. Zubrilov, and V. A. Larin. "Issledovanie dinamiki i jerozionnogo vozdejstvija kavitacionnyh polostej." Mezhvuzovskij sbornik "Vzaimodejstvie tel s granicami razdela sploshnoj sredy". Cheboksary, 1985: 21-29.
16. Krasnozhon, P. A., and V. A. Yanchelenko. "Influence of Environmentally-sound coolants on Car Engine Reliability." Dvigatelestroyeniye 2 (2014): 35-37.
17. Makaryev, E. V. "Stand for thermal balance testing of ships internal combustion engines." Vestnik Gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S.O. Makarova 5(27) (2014): 12-19.
»ВЕСТНИК
ТЩ 1111 о ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА
ЮРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА
_ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Безюков Олег Константинович — доктор технических наук, профессор. ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова» okb -nayka@yandex. т, [email protected] Макарьев Евгений Васильевич — кандидат технических наук, ведущий инженер проектов. ООО «МТ-Групп» Makariev-SMF@yandex. т Махфуд Мохаммед Маад — аспирант. Научный руководитель: Безюков Олег Константинович. ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова» [email protected]
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Bezyukov Oleg Konstantinovich — Dr. of Technical Sciences, professor. Admiral Makarov State University of Maritime and Inland Shipping
[email protected], [email protected]
Makariev Evgeny Vasilievich —
PhD, principal project engineer.
OOO «MT-Grupp»
Makariev-SMF@yandex. ru
Mahfoud Mohammad Maad — postgraduate.
Supervisor:
Bezyukov Oleg Konstantinovich. Admiral Makarov State University of Maritime and Inland Shipping
Статья поступила в редакцию 4 февраля 2016 года
еа
юг
УДК 621.431.36:629.5.03-08 Н. Г. Кириллов
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА И ПЕРВЫЙ ОПЫТ СОЗДАНИЯ ОТЕЧЕСТВЕННОГО СУДНА НА СЖИЖЕННОМ ПРИРОДНОМ ГАЗЕ
Статья посвящена анализу решения проблем при создании первого российского судна, работающего на сжиженном природном газе. Проанализированы современные экологические требования к морским и речным судам. Рассмотрено влияние водного транспорта на экологию крупных портов, в частности, Санкт-Петербурга. Сделан вывод о необходимости применения природного газа в качестве моторного топлива для судовых двигателей. Изложены уникальные отечественные технологии по переводу судовых дизелей на двухтопливный режим и использованию быстросъемных криогенных емкостей СПГ. Приведены результаты ходовых натурных испытаний судна-газохода с использованием сжиженного природного газа в качестве моторного топлива. В ходе испытаний при работе на двухтопливном режиме судовой энергетической установки был достигнут коэффициент замещения дизельного топлива 70 % (30 % — дизельное топливо, 70 % — сжиженный природный газ). Теоретические работы и натурные испытания первого отечественного судна на сжиженном природном газе проводились под научным руководством автора. Полученный опыт может дать уже в ближайшее время мощный толчок отечественным судостроителям к созданию высокоэкономичных и экологических судов речного и смешанного плавания, а России стать одним из мировых лидеров по применению СПГ на водном транспорте.
Ключевые слова: сжиженный природный газ, компримированный природный газ, судовая энергетическая установка, газодизель, судно-газоход, емкость СПГ.
Экологические проблемы эксплуатации водного транспорта в России и Санкт-Петербурге
Одним из проявлений перехода развитых стран мира на новый технологический уровень является стремительно растущее применение альтернативных видов моторного топлива, среди которых наиболее перспективным является природный газ. Изначально применение природного газа в качестве моторного топлива на транспортных средствах преследовало технико-эконо-
