судовые эн«тш«сш УСТАНОВКИ судос™«™« 3--2005
ВЛИЯНИЕ МАССЫ И ЭКОНОМИЧНОСТИ ГЛАВНЫХ АГРЕГАТОВ НА ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЫСТРОХОДНЫХ КАТЕРОВ
В. П. Зимин, канд. техн. наук, Р. А. Иванов, докт. техн. наук,
В. Н. Шитков, канд. техн. наук (ФГУП «ЦНИИ
им. академика А. Н. Крылова») удк 629.5.03-843.8.001.24:629.5.012.5
При проектировании судна, как правило, энергетические установки различных вариантов рассматриваются применительно к одному и тому же корпусу судна. Такой подход оправдан только для водоизмещающих судов среднего и большого водоизмещения, когда масса и габариты энергетических установок различных типов (вариантов) не вызывают заметных изменений в полезной грузоподъемности судна. В то же время у быстроходных катеров водоизмещением до 60 т и скоростью 50 уз и более (до 75 кВт на тонну водоизмещения) доля водоизмещения, приходящаяся на силовую установку (с запасом топлива), составляет 25—30% против 10—15% у водоизмещающих судов. Поэтому для таких катеров масса и экономичность главных агрегатов (ГА) оказывают существенное влияние на характеристики катера.
При анализе влияния массы и экономичности ГА на водоизмещение катера их мощность принималась постоянной (для катера данного типа). Тогда долю водоизмещения катера, приходящуюся на ГА, запасы топлива и полезный груз, можно записать в виде
Д + Д + Д
"га "т "гр
5 =-= const ,
Д
где Д — водоизмещение катера, т; Дга — масса ГА (включая главный двигатель, редукторную передачу и обслуживающие их механизмы), т; Дт — масса топлива, т; Дгр — полезная грузоподъемность катера, т.
Если принять 5 = 0,6, то массовая нагрузка катера (а следовательно, масса корпуса и водоизмещение) и потребная мощность ГА (при заданной грузоподъемности) будут различными в зависимости от характеристик агрегатов.
Известно, что мощность ЭУ (в кВт) можно определить как
N = ■
0,515 RV-103 1,3675 пп
где К — потребная тяга для движения катера, т; V — скорость катера, уз; Пп — пропульсивный коэффициент движителя (пп = 0,6).
Массу ГА можно представить в виде зависимости
Дга = уЫ-103, т,
где у — удельная масса главных агрегатов, кг/кВт.
Масса топлива, расходуемого ГА, определяется по формуле
Дт = ЬетЫ-10"3, т,
где Ье — удельный расход топлива, кг/(кВтч); т = ¡./V — время хода катера, ч (здесь I. — дальность плавания катера, миль).
В общем виде коэффициент качества катера К = Д/1.
На основании статистических данных по построенным и проектируемым катерам, коэффициент энерговооруженности можно представить как Кэ = |У2, где | = 0,025. Тогда коэффициент качества катера определяется как К =275/(Улп).
С учетом приведенных зависимостей мощность ГА можно выразить следующим образом:
N=
Дгр103
1,36-75ппК5
(1)
0,515V
(Y + М
или N = ■
Дгр'103
1,36-40-1035
(у + Ь.у)
Приведенные зависимости позволяют оценить влияние массы и экономичности ГА на характеристики катера — водоизмещение и мощность ГА. Из них следует, что для высокоскоростных катеров при относительно небольшой дальности плавания (300—500 миль) наибольшее влияние на характеристики катера оказывает масса, а не экономичность агрегатов.
В случае применения, например, газотурбинной установки на катере водоизмещением 30 т при сохранении неизменными величин грузоподъемности (10 т), времени хода (5 ч) и скорости (60 уз) возможно уменьшение мощности агрегатов и соответственно водоизмещения катера в 1,25 раза по сравнению с дизельной установкой или повышение скорости катера с 60 до 70 уз при увеличении мощности газотурбинных агрегатов в 1,5—1,7 раза по сравнению с дизелями вследствие повышения сопротивления движению катера (принято: для дизеля Ье = 0,204 кг/(кВтч); у = 3,4 кг/кВт; для ГТД Ье = 0,326 кг/(кВт ч); у = 1,36 кг/кВт):
При дальности плавания свыше 500—700 миль и соответственно времени хода катера более 10 ч целесообразно применение в качестве главных двигателей дизелей.
Отечественные газотурбинные агрегаты необходимых типоразмеров (мощностью 1500—4000 кВт) для катеров водоизмещением 30— 60 т и более могут быть созданы ФГУП «Завод им. В. Я. Климова» (Санкт-Петербург) на базе серийных авиационных ГТД.
Последовательно логарифмируя и дифференцируя уравнение (1), можно получить следующую зависимость между относительными величинами:
AN =
АДгГ
(о+1)
'Апп AK A5 AV
(2)
K 5 V
-а-
А(у + Ьет)
I-
(Y+ ЬеТ)
где коэффициент
(V Ье0Т0)
1,3675^0^0
- (Y0 + Ье0Т0)
0,515 V0
(индекс «0» соответствует исходному варианту).
а
2
СУДОСТРОЕНИЕ 3'2005
СУДОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ
Коэффициент влияния а показывает, на сколько процентов изменится мощность при изменении показателей ГА (массы и экономичности), характеризующих массовую составляющую агрегатов (массу с запасом топлива).
Используя выражение (2), можно оценить раздельное влияние массы и экономичности ГА на характеристики катера:
• уменьшение удельной массы агрегатов на 1% позволяет снизить
потребную мощность (а следовательно, и водоизмещения катера) при оговоренных выше условиях на 2,0—2,5%;
• снижение удельного расхода топлива главными двигателями на 1% приводит к уменьшению потребной мощности только на 0,5—0,7%.
Кроме того, изменение пропуль-сивного коэффициента движителя оказывает, по сравнению с таким же изменением величины, определяющей массовую составляющую
ГА, в (а+1)/а раз большее влияние на характеристики катера.
Выводы. 1. Для быстроходных катеров с относительно небольшой дальностью плавания масса ГА оказывает существенно большее влияние по сравнению с экономичностью на характеристики этих катеров.
2. Для катеров при дальности плавания до 500 миль целесообразно применение газотурбинных двигателей, а при большей дальности плавания — дизелей.
14 апреля 2005 г. в ФГУП ЦНИИТС (Санкт-Петербург) состоялось общее собрание Ассоциации судостроителей Санкт-Петербурга и Ленинградской области. В нем участвовали руководители 22 предприятий и организаций из 29, входящих в Ассоциацию, а также приглашенные представители ряда других предприятий.
Среди рассмотренных на собрании тем — ход выполнения постановления правительства Санкт-Петербурга № 1585 от 21.09.2004 г. «О программе подготовки и переподготовки кадров для судостроительной промышленности Санкт-Петербурга на 2004—2008 гг.», создание совета кадровых служб предприятий отрасли города. По этим вопросам выступили В. Л. Александров, К. П. Борисенко, С. И. Шифрин, И. С. Красовицкая, Е. В. Фомина, А. Л. Баденко.
Была отмечена актуальность и перспективность разработок, выполняемых центром «Протей» и Институтом морской техники и технологий СПбГМТУ на технической базе Учебного центра ФГУП «Адмиралтейские верфи» и связанных, в частности, с созданием системы управления персоналом и системы корпоративных знаний на этапах «школа—ПУ—вуз—предприятие», российско-финским проектом подготовки менеджеров, созданием телекоммуникационного комплекса на базе СПбГМТУ и др.
Предприятиям, заинтересованным в притоке новых кадров, следует участвовать в финансировании
программы по постановлению № 1585. НТО судостроителей им. А. Н. Крылова и центру «Протей» рекомендовано организовать серию семинаров по реализации программы. Кроме того, необходимо, чтобы НТО оказало содействие в создании межведомственного Совета молодых ученых и специалистов.
Учитывая важность сообщения К. П. Борисенко (ректора СПбГМТУ) об изменениях порядка подготовки инженеров в вузах РФ, Ассоциация судостроителей подготовит обращение к Правительству РФ о переч-
не специальностей, по которым период обучения студентов вузов необходимо сохранить в пределах 5—5,5 лет.
На собрании были также рассмотрены вопросы ремонта и подготовки к навигации учебного судна «Юный балтиец» (члены Ассоциа-
ции должны оказать соответствующую помощь), перспективы взаимодействия судостроителей с компанией «Балттрейд—Рострубпром», роль негосударственных пенсионных фондов в улучшении материального положения пенсионеров-судостроителей и др.
Собрание удовлетворило просьбу исполнительного директора Ассоциации В. А. Серегина об уходе с этой должности и поблагодарило его за активное участие в создании Ассоциации судостроителей Санкт-Петербурга и Ленобласти. На эту должность рекомендован А. А. Юрчак — работник ЦНИИТС.
В собрании Ассоциации участвовал Иван Лазаров — исполнительный директор Ассоциации судостроителей и судоремонтников черноморского региона (BRASS), основанной в 1994 г. в Варне. Он пригласил российских судостроителей принять участие в очередном собрании BRASS в Болгарии. Будучи выпускником ЯКИ (1955 г.), Иван Лазаров стоял у истоков современного болгарского судостроения, в развитии которого немаловажную роль сыграли советские корабелы. Он передал Ассоциации судостроителей и редакции журнала «Судостроение» свою книгу «50 лет в судостроении и судоремонте», а также книгу воспоминаний другого видного болгарского руководителя судостроительной промышленности Георги Георгиева (тоже выпускника ЛКИ, 1952 г.) «О болгарском судостроении с любовью».
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.