Расчет судна по методологическим характеристикам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.Назначение судна, основные характеристики.

 

Большой морозильный  траулер типа «Иван Бочков»

Проект: В-408

Класс Регистра СССР:  КМ 3 Л1 111 A2F (рыболовное)

Год постройки  судна: 1978

Завод-строитель: Судоверфь им.Ленина, г.Гданьск, ПНР

Назначение судна: Лов рыбы донными и пелагическими тралами, переработка рыбы в мороженую продукцию, переработка непищевого прилова и отходов рыбообработки на кормовую муку и технический жир, приготовление консервов из печени, выработка полуфабриката медицинского жира, выработка рыбных консервов, хранение вырабатываемой продукции, сдача ее на транспортные рефрижераторы или транспортирование продукции в порт.

 

Основные  элементы

 

Длина, м

наибольшая    93,84

между перпендикулярами  85,00

Ширина наибольшая, м   15,90

Высота борта, м

до главной палубы   7,30

до верхней палубы   10,00

Осадка, м

порожнем

носом     2,44

кормой    5,79

в грузу

носом     5,48

кормой    5,83

наибольшая кормой    6,14

Водоизмещение, т 

порожнем    3188

наибольшее    4947

Дедвейт, м     1759

Вместимость судна, рег.т

валовая    3144

чистая     1250

Грузоподъемность, т   1120

Скорость, уз     15,14

Автономность плавания по запасам

топлива, сут     80

Количество коечных  мест   90

Район плавания Неограниченный в умеренных и субтропических широтах

 

 

 

 

 

Энергетическая  установка

 

Тип      Дизель-редукторная

Главный двигатель:

тип, марка    Дизель,  8ZL40/48 (6ЧН 40/48)

количество х  мощность,

кВт (л.с.)    1 х 3820 (5200)

частота вращения, с^-1 (об./мин.) 8,67 (520)

удельный расход топлива,

кг/кВт·ч    0,215

Вспомогательные двигатели:

тип, марка    Дизель, 6А25

количество х  мощность,

кВт (л.с.)    2 х 810 (1100)

частота вращения, с^-1 (об./мин.) 12,5 (750)

удельный расход топлива,

кг/кВт·ч    0,220

Аварийные двигатели:

тип, марка    Дизель, 6415/18

количество х  мощность,

кВт (л.с.)    1 х 110 (150)

частота вращения, с^-1 (об./мин.) 25 (1500)

Главный редуктор, марка   MAV 90-30

Смазка дейдвуда    масляная

Тип дейдвудного  уплотнения  Ваукеша-Липс

Движители:

тип     ВРШ

количество    1

материал    Новостон

диаметр, м    4,0

дисковое отношение  0,506

число лопастей   4

частота вращения, с^-1 (об./мин.) 2,67 (160)

Вспомогательные котлы:

марка     1/Х740В

количество х  произво-

дительность, т/ч   1 х 4

давление, МПа (кгс/см²)  0,7 (7,0)

Утилизационные  котлы:

марка     LA704-01

количество х  произво-

дительность, т/ч   1 х 0,8

давление, МПа (кгс/см²)  0,7 (7,0)

Опреснители:

марка     WT125-1

количество х  произво-

дительность, т/сут   2 х 12,5

 

Источники электроэнергии судовой сети

 

Основные:

Валогенераторы:

тип     АРМ-90-В4

количество х  мощность, кВт  1 х 1200

напряжение, В   400

частота вращения, с^-1 (об./мин.) 25 (1500)

род тока    переменный

Генераторы с  независимым приводом:

тип     GD 8-1000-50/01

количество х  мощность, кВт  2 х 760

напряжение, В   400

частота вращения, с^-1 (об./мин.) 12,5 (750)

род тока    переменный

Аварийные:

тип     МССФ-92-4

количество х  мощность, кВт  1 х 100

напряжение, В   400

частота вращения, с^-1 (об./мин.) 25 (1500)

род тока    переменный

Валогенераторы  привода

промысловых лебедок:

тип     PBOMm196d-3

количество х  мощность, кВт  2 х 320

напряжение, В   305

частота вращения, с^-1 (об./мин.) 16,6 (1000)

род тока    постоянный

 

1.2. Рабочие  производные показатели судна

 

Мощность основных источников электрической энергии  P₀, кВт:

Р₀=m·P_нmi+m_в·P_нmвi=2·720+1200+2·320=3280 кВт

Эффективный КПД  главного двигателя на номинальном  режиме работы

 

Эффективный КПД  главного двигателя на номинальном  режиме работы

 

Эффективный КПД  вспомогательного парового котла

 

 

1.3. Показатели  энергонасыщенности судна

 

Интегральный  показатель энергонасыщенности судна  α_D , кВт/т:

 
 
, где  - суммарная мощность главных двигателей

1 х 3820 = 3820 кВт , где N_zi=3820 кВт – мощность главного двигателя; z=1 – число главных двигателей;  

 

             , где N_mi=810 кВт – мощность вспомогательного двигателя; m=2 – число вспомогательных двигателей;

- суммарная паропроизводительность  ВПК

, где D_кнi=4000 кг/ч – номинальная паропроизводительность вспомогательного парового котла ; l=1 – число паровых котлов;

q_П – разность энтальпий пара и питательной воды; при давлении в котле p=0,5…0,8 МПа и температуре t°=55…65°С – q_П=2400…2500 кДж/кг. Принимаем q_П=2400 кДж/кг.

D_S – полное водоизмещение судна, т. Для БМРТ типа «Иван Бочков» D_S=4947 т.

Таким образом:

 
 

Показатель энергонасыщенности судна по механической энергии α_ZM, кВт/т:

 кВт/т

 
 , где N_zm=N_нzi-N_вг=3820-1200=2620 кВт – мощность ГД, затрачиваемая на движение судна

Показатель, характеризующий  относительную мощность установленных  на судне генераторов электрической  энергии α_эz , кВт/кВт :

 
 
 
 , где   - суммарная электрическая мощность генераторов АСЭС; ; - суммарная электрическая мощность валогенераторов; ; таким образом: 
 
 Степень электрификации судна α_Э , кВт/т :

 

, где D_п=3188 т – водоизмещение судна порожнем.

 

1.4. Потери  трансформации и передачи энергии,  свойственные рассматриваемой структурной  схеме энергетической установки  судна.

 

На рис.1.4.1 представлена структурная схема энергетической установки БМРТ типа «Иван Бочков».

 

Рис.1.4.1. Структурная  схема СЭУ БМРТ типа «Иван Бочков»

 

Требуется рассчитать потери трансформации и передачи энергии. Для этого рассчитывается механический КПД движительной установки η` и КПД автономной судовой электростанции (АСЭС) η``.

Механический  КПД движительной установки составляют: пропульсивный КПД η_pk, КПД редуктора (механической передачи) η_п и КПД валопровода η_вп. В свою очередь КПД редуктора равен:

 η_п= η_ред· η_мф , где η_ред – КПД самого редуктора, η_мф – КПД муфты; а КПД валопровода равен:

η_вп=1- η_уп- η_дейдв- η_оп·i , где η_уп – КПД упорного подшипника, η_дейдв – КПД дейдвудного устройства, η_оп – КПД опорного подшипника и i – число опорных подшипников.

КПД АСЭС складывается из двух составляющих – КПД электростанции в составе валогенераторов (ВГ) η``<sub>z</sub> и КПД АСЭС в составе дизель-генераторов η``_m .

КПД ЭС в составе ВГ :

η``_z= η_г· η_п· η_эc , где η_г – КПД генератора, η_п - КПД редуктора, η_эс – потери в эл.сетях;

КПД ЭС в составе ДГ:

η``_m= η_г· η_эс , где η_г – КПД генератора, η_эс – потери в эл.сетях.

Принимаем вышеуказанные  параметры следующими:

КПД редуктора:   η_ред=0,98

КПД муфты:    η_мф=1

КПД упорного подшипника:  η_уп=0,95

КПД дейдвудного  устройства: η_дейдв=0,985

КПД опорного подшипника:  η_оп=0,99996

число опорных  подшипников: i=4

КПД мех.передачи:   η_п=0,98·0,99=0,97

КПД валопровода:   η_вп=0,98-0,004·i=0.98-0.004·4=0.964

пропульсивный КПД:  η_pk=0,75

КПД генератора:   η_г=0,96

КПД валогенератора:  η_вг=0,93

Потери в эл.сетях:   η_эс=0,95

Таким образом, на основе выбранных  величин можно вычислить необходимые  параметры:

Механический КПД движительной установки η`:

η`= η_pk· η_п· η_вп=0,97·0,964·0,75=0,709

КПД ЭС в составе ДГ η``_m:

η``_m= η_г· η_эс =0,96·0,95=0,912

КПД ЭС в составе ВГ η``_z:

η``_z= η_вг· η_п· η_эc =0,93·0,97·0,95=0,857

 

1.5. Используемые  топлива и смазочные материалы

 

В качестве легкого (дизельного) топлива используется дизельное дистиллатное топливо марки Л согласно ГОСТ 305-82. Основные показатели топлива марки Л приведены ниже:

Плотность при t=20°C, не более, кг/м³  860

Вязкость кинематическая при t=20°C, мм²/с 0…6

Цетановое число, не менее    45

Температура вспышки, не выше, °С  61

Температура застывания, не выше, °С  -10

Зольность %, не более    0,01

Коксуемость по Конрадсону %, не более  0,3

Содержание серы, не более %   0,2

Содержание мех.примесей, не более %  -

Содержание воды, не более %   -

В соответствии с требованиями МАРПОЛ содержание серы в судовом  топливе не должно превышать 1,0%

 

В качестве заменителя топлива  марки Л может использоваться дистиллатное топливо класса F марки DMA согласно ISO 8217. Основные показатели топлива марки DMA приведены ниже:

Плотность при t=20°C, не более, кг/м³  890

Вязкость кинематическая при t=40°C, мм²/с 1,5…6

Цетановое число, не менее    40

Температура вспышки, не выше, °С  60

Температура застывания, не выше, °С  -6…0

Зольность %, не более    0,01

Коксуемость по Ромсботтону %, не более  0,2

Содержание серы, не более %   1,0

Содержание мех.примесей, не более %  -

Содержание воды, не более %   0,1

В соответствии с  требованиями МАРПОЛ содержание серы в судовом топливе не должно превышать 1,0%

 

В качестве тяжелого топлива  используется моторное топливо марки ДТ согласно ГОСТ 1667-68. Основные показатели топлива марки ДТ приведены ниже:

Плотность при t=20°C, не более, кг/м³  930

Вязкость кинематическая при t=50°C, мм²/с 36

Температура вспышки, не выше, °С  65

Температура застывания, не выше, °С  -5

Зольность %, не более    0,04

Коксуемость по Конрадсону %, не более  3

Содержание серы, не более %   0,5

Содержание мех.примесей, не более %  0,1

Содержание воды, не более %   1,0

В соответствии с  требованиями МАРПОЛ содержание серы в судовом топливе не должно превышать 1,0%

 

В качестве замены тяжелого топлива зарубежным аналогом  рекомендуется  дистиллатное топливо класса F марки DMС согласно ISO 8217. Основные показатели топлива марки DMС приведены ниже:

Плотность при t=20°C, не более, кг/м³  920

Вязкость кинематическая при t=40°C, мм²/с 14

Цетановое число, не менее    -

Температура вспышки, не выше, °С  60

Температура застывания, не выше, °С  0…+6

Зольность %, не более    0,05

Коксуемость по Ромсботтону %, не более  2,5

Содержание серы, не более %   1

Содержание мех.примесей, не более %  -

Содержание воды, не более %   0,3

В соответствии с  требованиями МАРПОЛ содержание серы в судовом топливе не должно превышать 1,0%

 

В качестве моторного масла  используется масло М-14-Г₂-ЦС(группа Г₂ согласно ГОСТ 14479.1-85). Основные показатели масла приведены ниже:

Номенклатурная документация   ГОСТ 12237-84

Класс вязкости по SAE    40

Вязкость кинематическая при 100°С, мм²/с 13,5-15,0

Температура вспышки в  открытом тигле

°С не менее      215

Индекс вязкости не менее    92

Температура застывания, °С не выше  -10

Общее щелочное число, мг KOH/г масла  9,0

Плотность при 20°С, кг/м³ не более  910

 

1.6. Условия  эксплуатации судна

 

Данное судно относится  к классу добывающих, поэтому примем его годовую наработку T_э=ΣT_i=7000 часов. Распределение времени по элементам рейса примем следующее:

- время стоянки Т_с    1200….1300 ч

- время перехода на  промысле Т₁  500 ч

- время перехода с  промысла Т₂  500 ч

- время переходов во  время промысла Т₃ 1000 ч

- время работы судна  на лову Т_л  3700…3800 ч

В табл.1.6.1 указаны ориентировочные  данные потребления электрической  и тепловой энергии низкого потенциала на данном судне по элементам рейса.

 

Табл.1.6.1.

Данные относительного потребления электрической и  тепловой энергии низкого потенциала по элементам рейса на БМРТ типа «Иван Бочков»

 

Относительный параметр	Относительная электрическая  нагрузка				Относительный расход пара
	Тс	Т1	Т2+ Т3	Тл	Тс+ Т1+ Т2+ Т3	Тл
Pmax/P0   ( Dmax/l·D0 )	0.09	0.11	0.275	0.405	0.26	0.80
Pcp/P0   ( Dcp/l·D0 )	0.03	0.04	0.19	0.29	0.13	0.48

 

Состав элементов рейса  не изменяется, изменяется их продолжительность. Зачастую меняется время на промысле и время стоянки. Время переходов  в районе промысла,  к району промысла и обратно в порт остаются практически  неизменными. Зададимся двумя вариантами состава элементов рейса. Изменениям подвергнутся время работы судна  на лову Т_л=3700ч и Т_л=3800 ч и время стоянки Т_с=1200ч и Т_с=1300 ч.