Расчёт автономности плавания судна

Методика расчета автономности плавания судов по условиям экологической безопасности распространяется на суда и другие плавучие средства, которые находятся постоянно или периодически на внутренних водных путях Российской Федерации, в том числе на иностранные суда, заходящие на внутренние водные пути России.

Экологическая характеристика водного пути (ЭХВП) – минимально допустимая автономность плавания (АП) судна, определяемая количеством и дислокацией приемных устройств в районе предполагаемой эксплуатации судна.

Расчет АП допускается производить на серию судов одного проекта при условии идентичности установленного на них оборудования, влияющего на экологическую безопасность судна. АП определяется по следующим видам загрязнений:

1. Нефтесодержащие воды (НВ);

2. Сточные воды (СВ);

3. Мусор (М).

Автономность плавания для судов, имеющих на борту фильтрующее оборудование и установки для обработки сточных вод, соответствующие требования настоящих Правил, принимается неограниченной по этим загрязнений.

Автономность плавания по нефтесодержащим водам ( ):

(5.1)

где – объем сборной цистерны для нефтесодержащих вод (по проекту Р162А);

– расчетное значение суточного накопления нефтесодержащих вод, принимается в зависимости от типа судна и мощности главных двигателей.

Автономность плавания по сточным водам ( ):

(5.2)

где – объем фекальной цистерны, принимается по проекту Р162А;

– удельное накопление сточных вод;

– экипаж судна.

Автономность плавания по мусору ( ):

(5.3)

где – объем устройства для сбора сухого мусора и пищевых отходов, принимается по проекту Р162А;

– расчетное значение суточного накопления сухого мусора и пищевых отходов.

Вывод: автономность плавания модернизированного теплохода проекта Р162А составляет 5 суток, что не отличается от его проектных данных.

Экологическая безопасность

Судовая энергетическая установка теплохода загрязняет природную среду по следующим основным показателям:

1. Атмосфера – выбросы газообразных продуктов сгорания главными и вспомогательными дизелями и котельной установкой.

2. Гидросфера и литосфера – выбросы твердых продуктов сгорания дизелями и котельной установкой и слив нефтесодержащей воды за борт (аварийный сброс).

Необходимо выполнить расчет содержания вредных выбросов оксидов азота, углерода и сажи в выхлопных газах главных двигателей В6190Z_LC₁-2 теплохода проекта Р162А.

5.5.1 Расчет выбросов оксидов азота

Величина выбросов оксидов азота определяется по выражению:

(5.4)

где – базовая величина выбросов оксидов азота;

– коэффициент угла опережения подачи топлива;

– коэффициент угла раскрытия отверстий распылителя форсунки;

– коэффициент наддува.

Рисунок 5.1 – Зависимость базовой величины выбросов оксидов азота от среднего эффективного давления

Рисунок 5.2 – Зависимость коэффициента учитывающий угол опережения подачи топлива от угла опережения подачи топлива

Рисунок 5.3 – Зависимость коэффициента учитывающий угол раскрытия отверстий распылителя форсунки от выбросов оксида азота

При среднем эффективном давлении свыше 0,3МПа допускаемую величину выбросов следует определять по графику в зависимости от удельного расхода топлива.

Рисунок 5.4 – Зависимость допускаемой величины выбросов оксидов азота от удельного эффективного расхода топлива и коэффициента избытка воздуха

Условие соответствия дизеля природоохранным требованиям по оксидам азота:

	(5.5)

5.5.2 Расчет выбросов оксида углерода

Величина выбросов оксида углерода рассчитывается по выражению:

(5.6)

где – базовая величина выбросов оксида углерода;

– коэффициент угла опережения подачи топлива;

– коэффициент угла раскрытия отверстий распылителя форсунки;

– коэффициент наддува.

Рисунок 5.5 – Зависимость базовой величины выбросов оксида углерода от коэффициента избытка воздуха

Рисунок 5.6 – Зависимость коэффициента угла опережения подачи топлива от угла опережения подачи топлива

Рисунок 5.7 – Зависимость коэффициента угла раскрытия отверстий распылителя форсунки от угла раскрытия отверстий распылителя форсунки

При среднем эффективном давлении свыше 0,3МПа допускаемую величину выбросов следует определять по графику в зависимости от удельного расхода топлива.

Рисунок 5.8 – Зависимость допускаемой величины выбросов оксида углерода от удельного эффективного расхода топлива

Условие соответствия дизеля природоохранным требованиям по окисли углерода:

	(5.7)

5.5.3 Расчет выбросов сажи

Величину выбросов сажи (дымность) определяют по выражению:

(5.8)

где – базовая величина дымности;

– коэффициент угла опережения подачи топлива;

– коэффициент угла раскрытия отверстий распылителя форсунки;

– коэффициент учета наддува.

Рисунок 5.9 – Зависимость базовой величины выбросов сажи от скорости вращения коленчатого вала дизеля

Рисунок 5.10 – Зависимость коэффициента учета опережения подачи топлива от угла опережения подачи топлива

Рисунок 5.11 – Зависимость коэффициента учета угла раскрытия отверстий распылителя от угла раскрытия отверстий распылителя форсунки

Допускаемая величина дымности согласно требованиям ГОСТ 24028-80 определяется по графику в зависимости от расхода отработавших газов, который может быть определен по формуле:

(5.9)

где – объем цилиндра;

– число цилиндров;

– частота вращения вала дизеля;

– коэффициент тактности.

Рисунок 5.12 – Зависимость допустимой дымности от расхода отработавших газов

Условие соответствия дизеля природоохранным требованиям по дымности:

	(5.10)

Технико-экономический расчет

Основной задачей технико-экономического обоснования модернизации главной энергетической установки судна является определения экономических показателей вариантов судовых двигателей для проектируемого судна, сравнение и выбор наилучшего из вариантов. С ростом мощности повышается скорость и провозная способность судна. В качестве базового варианта рассматривается двигатель 6ЧНСП 18/22, а в качестве проектируемого ДРРА на базе двигателя 6190Z_LC₁-2.

По данным предприятия ООО «Ремдизель» (www.remdiesel.ru ) стоимость двух двигателей 6190Z_LC₁-2 в комплекте с редуктором НС-400 составляет: 3640 тыс.руб.

Капитальный ремонт одного двигателя 6ЧНСП 18/22 согласно ремонтной ведомости по данным ООО «Ремдизель» (www.remdiesel.ru/ ), включая стоимость заменяемых запасных частей, составляет: 2100 тыс.руб., для двух двигателей соответственно: 4200 тыс.руб.

Таким образом, стоимость работ по судну составляет:

Базовый вариант (6ЧНСП 18/22):

Проектируемый вариант (6190Z_LC₁-2):

Капитальные вложения

После модернизации стоимость судна увеличивается с учетом затрат на модернизацию:

(6.13)

где – стоимость модернизации;

– стоимость нового оборудования;

– стоимость демонтажа заменяемого и монтажа нового оборудования, в которую входят следующие затраты (см. таблицу 6.1).

Таблица 6.1 – Затраты на монтаж оборудования на теплоходе проекта Р162А