научная статья по теме УЧЕТ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ МОЩНОСТИ ГЛАВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ РЫБОЛОВНЫХ ТРАУЛЕРОВ Машиностроение

Текст научной статьи на тему «УЧЕТ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ МОЩНОСТИ ГЛАВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ РЫБОЛОВНЫХ ТРАУЛЕРОВ»

СУДОВЫЕ ШШММШ УСТАНОВКИ

СУДОСТРОЕНИЕ 2'200V

ска человеческих или экологических потерь, который можно предоставлять надзорным органам при очередном освидетельствовании судна или решении задач реновации.

Совершенствование проектирования СЭУ и ее элементов в ближайшем будущем будет направлено на обеспечение безопасности мореплавания за счет применения прогноза и оценки риска, что требует подготовки специалистов, занимающихся вопросами проектирования, к выполнению таких работ. Предлагаемые рекомендации могут быть полезны при решении этой задачи.

Мощность пропульсивного комплекса рыболовного траулера зависит от ряда эксплуатационных факторов, которые влияют на сопротивление корпуса судна и про-пульсивные качества гребного винта (ГВ). На практике ходовые и тяговые характеристики траулеров рассчитывают из условия получения предусмотренных техническим заданием значений скорости свободного хода и тяги при заданной скорости траления для следующих режимов: свободный ход, включающий в себя переход в район промысла и обратно; переходы в районе промысла, форсированный ход, траление, переходные тяговые режимы.

Однако реальная эксплуатация рыболовных траулеров происходит в условиях, значительно отличающихся от расчетных. Так, малые траулеры эксплуатируются при волнении до 4—5, средние — до 6 и большие — до 7 баллов. При этом наблюдается потеря скорости хода судна вследствие действия ветра, волнения, рысканья судна, увеличения нагрузки главного двигателя (ГД) из-за ухудшения режимов работы ГВ, вызванного изменением глубины его погружения. В связи с этим актуальной является задача учета эксплуатационных факторов при определении мощности ГД рыболовного тра-

Литература

1. Туркин В. Л. Основы комплексного решения проблемы обеспечения безопасности эксплуатации судовых технических средств на базе анализа риска: Автореф. дис. ... докт. техн. наук, 2003.

2. Никитин А. М. Совершенствование технического обслуживания и ремонта судовых энергетических установок на основе анализа рисков: Автореф. дис. ... докт. техн. наук, 2007.

3. Решето в Н. А. Деятельность международной морской организации по созданию целевых стандартов постройки новых судов//Су-достроение. 2008. № 2.

4 Аполлонов Е. М. и др. Проблемы повышения уровня безопасности судов и плавучих сооружений//Научн.-техн.сб. Российского морского регистра судоходства. 2004. Вып. 27.

5. (Медведей В В. Применение методологии формализованной оценки безопасности при

улера на стадии эскизного и технического проектов.

ГД рыбопромысловых судов длительно работают на малых нагрузках при маневрировании с орудиями лова. В этих условиях требуется устойчивая работа двигателей. Для рыбопромысловых судов некоторых типов требуются самые малые хода, и длительность работы на этих ходах исчисляется часами. Благодаря оптимальному выбору мощности ГД и обоснованному ее снижению можно значительно сократить потребление топлива. Минимальный эффективный удельный расход топлива достигается при частоте вращения коленчатого вала двигателя, составляющей 0,8-0,8 5пном.

Мощность ГД в первую очередь зависит от характеристик промыслового оборудования, так как режим траления является одним из основных установившихся режимов работы энергетической установки траулеров. Он характеризуется наличием дополнительного сопротивления, создаваемого тралом, которое может в 8—12 раз превышать сопротивление корпуса судна. В связи с этим, а также с учетом прочности троса и мощности лебедки, буксировка трала осуществляется при сравнительно небольших скоростях (2,5—6 уз).

проектировании судовой энергетической установки и ее элементов: монография. СПб.: Реноме, 2008.

6. Rosser R., Kund Р.//Int. J. of Epidemiology. 1978. №7.

7. Требования к программе обеспечения качества ядерных энергетических установок судов. НП-ХХ-04//Вестник Госатомнадзора России. 2004.'№ 3.

8. Евенко В. И., Гаппоев М. А., Кутейников М. А. Анализ существующей международной нормативной базы, предназначенной для оценки мореходности пассажирских судов. Перспективы совершенствования и дальнейшего развития//Научн.-техн.сб, Российского морского регистра судоходства 2007. Вып. 30.

9. Борисов Р. В., Гаппоев М. А., Кутейников М. А. Анализ аварийных случаев на пассажирских судах, связанных с потерей мореходных качеств//Научн.-техн.сб. Российского морского регистра судоходства. 2007.

Вып. 30.

В ряде случаев целесообразно вести траление при еще более низких скоростях. В связи с ростом сопротивления воды и малой скоростью хода судна относительная поступь гребного винта резко падает, это приводит к снижению его КПД. В итоге возрастают мощность, необходимая для буксирования судна с заданной скоростью, и мощность, подводимая к ГВ.

Степень загрузки ГД на режиме траления может изменяться в довольно широких пределах. Она определяется мощностью лебедки, типом и размерами трала и распорных устройств, длиной вытравленных вае-ров, глубиной моря, характером грунта, гидрометеорологическими условиями, скоростью траления, типом судна и установки. В энергетических установках с ГВфиксированного шага на режиме траления двигатель не может работать с номинальной частотой вращения коленчатого вала и поэтому не в состоянии развить полную мощность. В связи с этим при проектировании предусматривают либо легкий ГВ для режима свободного хода, либо за основной режим принимают режим траления. Данный выбор целиком зависит от проектанта судна и определяется экономической целесообразностью [1 ].

Для рыбопромысловых судов в качестве движителей в настоящее время широко применяются винты регулируемого шага (ВРШ). Для повышения КПД гребного винта целесообразно увеличивать его диаметр, однако большинство траулеров снабжено кормовым слипом, поэтому фактический диаметр ГВ по конструктивным соображениям прини-

УЧЕТ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ МОЩНОСТИ ГЛАВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ РЫБОЛОВНЫХ ТРАУЛЕРОВ

А. В, Самсонов, канд. техн. наук, В. Л. Чурилов,

ассистент, тел. 81 2 4940952 (СПбГМТУ) удк629.12.037

СУДОСТРОЕНИЕ 2'200У

СУДОВЫЕ ЭШПИЧКШ УСТАНОВКИ

мается небольшим относительно размеров судна. На рыбопромысловых судах часто применяют насадки для ГВ, которые позволяют увеличить тягу на гаке при тралении и предохраняют ГВ от наматывания сети. При этом наблюдается снижение КПД в режиме свободного хода.

Каждому режиму работы про-пульсивного комплекса с ВРШ соответствуют определенная частота вращения, шаговое отношение, мощность ГД и скорость хода судна Также следует учитывать, что при постоянной частоте вращения и шаговом отношении ГВ из-за изменения сопротивления корпуса меняются скорость судна, скорость набегающего на винт потока воды и относительная поступь винта. Это приводит к изменению сопротивления ГВ и потребляемой им мощности. Поэтому при постоянной частоте вращения ГВ, но при различных условиях эксплуатации мощность ГД меняется.

На работу пропульсивной установки траулера в основном влияют следующие факторы: состояние наружной поверхности корпуса судна, гидрометеорологические условия, глубина акватории, осадка судна, сопротивление трала.

В процессе эксплуатации состояние наружной поверхности корпуса судна меняется из-за обрастания и нарушения лакокрасочного покрытия. Анализ опытных данных эксплуатации рыболовных траулеров показывает, что в результате обрастания скорость судна снижается на 0,5—1,5 уз в год. Однако применяемые на практике расчетные зависимости не учитывают изменение состояния наружной поверхности корпуса в эксплуатации, что приводит к погрешностям при определении сопротивления воды движению судна и мощности ГД. Трудность определения добавочного сопротивления в этом случае обусловлена тем, что величина обрастания и скорость разрушения лакокрасочного покрытия корпуса судна сильно зависят от района эксплуатации, длительности режимов перехода и траления, эксплуатационной скорости и т. д.

Анализ целого ряда исследований показал, что для оценки дополнительного сопротивления из-за изменения состояния наружной поверхности корпуса траулера при практических расчетах с достаточной

степенью точности можно использовать зависимость [2]

РУ2 П X;

2 1=1 | где 5П — площадь смоченной поверх-

П „ ■ I ...

ности, м ; р — плотность воды, кг/м ; Щ — скорость хода в 1-м режиме эксплуатации, м/с; £ — коэффициент трения; — коэффициент надбавки на шероховатость корпуса; /• — период эксплуатации, сут; х/Г- — среднесуточное приращение коэффициентов трения и надбавки на шероховатость в результате обрастания корпуса за период (|.

При увеличении ветрового сопротивления, сопротивления, вызванного вертикальной, килевой и бортовой качкой, увеличении волнового сопротивления, сопротивления в результате сноса судна ветром, появлении дрейфа и рысканья судна возрастает сопротивление движению судна, снижается скорость, увеличивается нагрузка на ГД.

Особенно сильно на ходовые и тяговые характеристики траулеров влияют ветровое и волновое сопротивления. Так, по опытным данным работы [2] при встречном ветре и волнении силою 6—7 баллов потеря скорости судна при работе ГД в режиме полной мощности составляет 20—30%.

Средние значения дополнительного сопротивления от волнения и ветра можно определить по зависимостям, полученным в работе [2]:

ооДКв{У,х,С0)

АКВ = 2 I-5г(ю,/13%,т)с1ю,

0 (Ь/2Я

где (ДКВ (У,х,со))/(Ь/2)2 - относительное дополнительное сопротивление на волнении; ^{Щ),Ь$§ух) — спектральная плотность волновых ординат; ю= 2пд/Х — частота спектральных составляющих волнения; А, — длина волны, м.

Спектральная плотность волновых ординат рассчитывается по зависимостям, приведенным в работе [3].

Для оценки ветрового сопротивления с достаточной степенью точности можно пользоваться следующей формулой, полученной по результатам модельных испытаний аэродинамических характеристик рыбопромысловых судов:

у2

АКи = рв-Сх(фк)К5(фк)56, 2

где рв — плотность воздуха, кг/м3; Ук — скорость кажущегося ветра, м/с; Сх(фк) — коэффициент продольной силы; фк — угол кажущегося ветра; К3(фк) — коэффициент, учитывающий влияние отношения длины судна к его ширине; — площадь парусности боковой поверхности судна.

Дополнительное

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.

Показать целиком