Книга: Перевозка природного газа морем
Существуют несколько вариантов такого изменения:
1. Низкооборотный дизель с УПСГ
2. Двух топливный дизель электрический движитель
3. Газовая турбина
4. Комбинированные системы движения.
Мы рассмотрим два первых варианта, как наиболее перспективные модели ГД.
Большинство судов сегодня двигаются при помощи одного дизеля, - испытанная и одобренная система. Основное достоинство, - это высокая эффективность, на 60% больше, чем у турбины. Небольшое помещение МО и сравнительно низкая начальная стоимость.
Это также низкая стоимость излишков, по сравнению с паровой турбиной.
В случае неисправности дизеля, установленный на его валу электромотор, работающий от дизель-генератора, сможет вращать винт, что позволит судну двигаться с безопасной скоростью. Это уже сделано на некоторых судах химовозах.
Другое достоинство, - это количество доставленного СПГ в порт выгрузки. Оно значительно увеличивается, так как прекращается его сжигание. Один из потенциальных недостатков, - увеличение NOx и SOxэмиссии, так как ГД работает на мазуте, однако количество СО2 снижается.
Рисунок В2.
Двух топливный дизель-электрический движитель, где дизеля могут использовать газ как топливо. Газ впрыскивается в воздушный приемник и к нему добавляется небольшое количество топлива в камере сгорания для воспламенения смеси газ/воздух. Здесь можно применить только MDO, полное переключение на которое, возможно в течение одного оборота дизеля. Система очень экологична. При использовании СПГ получается очень небольшое количество NOx и SOxи без твердых частиц продуктов сгорания.
Уменьшится и количество СО2, приблизительно на 100000 м3 в год по сравнению со стандартной паровой установкой.
Рисунок В2.
Четыре дизеля вращают генераторы, которые вырабатывают электроэнергию для главных электромоторов и других потребителей.
Это дает высокую гибкость при различных операций. Общая потребляемая мощность меньше, чем в других системах движителей из-за этой гибкости. Здесь отпадает необходимость системы ГД – Редуктор – Вал. Дизеля могут располагаться на более высокой палубе, что уменьшит размер МО.
Даже в случае неисправности 2-х дизелей, судно будет иметь возможность двигаться с 75% построечной скорости. На судне с грузовместимостью 145000м3, оно сможет взять на 5000м3 больше груза, чем с паровой турбиной. Недостаток этой системы, - более высокая начальная цена и потеря некоторой эффективности в процессе генерирования электроэнергии.
Рисунок В3.
На примере судна с грузовместимостью 145000 м3 произведем сравнение характеристик при различных системах движителя.
Рисунок В4 показывает разницу в грузовместимости, которая может быть достигнута при различных вариантах использования движителя. Скорость выкипа 0.15 % в сутки.
| Длина максимальная | 280.0 метров |
| Длина между перпендикулярами | 268.0 метров |
| Ширина максимальная | 43.2 метра |
| Высота борта | 26.1 метра |
| Груз (100% - паровая турбина) | 145500 м3 |
| Груз (100% - дизель) | 149000 м3 |
| Груз (100% - дизель- электрический) | 150500 м3 |
| GRT | 95500 тонн |
| Осадка (пар / дизель-электрический) | 11.95 метра |
| DWT | 72700 тонн |
| Осадка (дизель) | 12.1 метра |
| DWT | 74300 тонн |
| Скорость | 19.5 узла |
График В5 и таблицы В6 и В7 показывают количество необходимой энергии, начальной стоимости и эффективности различных систем.
Разница в потребляемой мощности не большая из-за различных потерь между винтом и машиной или турбиной. Так как дизель-электрический вариант производит электроэнергию, потеря эффективности больше, чем для механического вращения винта.
Таблица В6. Сравнение эффективности движителей
| Паровая турбина | Двух топливный ГД | 2-х тактный ГД | |||
| Топливо/газ | 1.00 | Топливо/Газ | 1.0 | Топливо | 1.0 |
| Котлы | 0.88 | Генераторы | 0.97 | 2-х тактный ГД | 0.49 |
| Турбина | 0.35 | Преобразователи | 0.98 | ||
| Редуктор | 0.98 | Электромоторы | 0.96 | ||
| Вал | 0.99 | Вал | 0.99 | 0.99 | |
| Двух топливный ГД | 0.98/0.46 | ||||
| ВСЕГО | 0.30 | 0.98/0.43 | 0.48 |
Таблица В7.
Сравнение первоначальной стоимости в млн. дол. США. (2002 г.)
| Паровая турбина | Двух топливный ГД | 2-х тактный ГД | |||
| Турбина + Котлы | 13.5 | 4 двух топл. ГД | 11.50 | ГД | 7.20 |
| Редуктор | 3.0 | 2 электромотора | 5.50 | УПСГ | 6.00 |
| 2 турбо генератора | 1.6 | Редукторы 2-х топл | 2.20 | Котел для сжигания | 0.30 |
| 1 дизель генератор | 0.9 | Котел для сжигания | 0.30 | 3 дизель генератора | 2.70 |
| Винт + Вал | 0.65 | Термоокислитель | 0.50 | Винт + Вал | 0.65 |
| Рулевое устройство | 0.25 | Винт + Вал | 0.65 | Рулевое устройство | 0.25 |
| Рулевое устройство | 0.25 | ||||
| ВСЕГО | 19.90 | 20.90 | 17.10 |