Розрахунок запасу рідкого палива для головних двигунів LNG-танкерів

Abstract

У статті розглянуто сучасний підхід до визначення запасу рідкого палива для головних двигунів LNG-танкерів з урахуванням особливостей експлуатації судна та вимог міжнародних стандартів. Запропоновано балансовий енергетичний метод, який дозволяє швидко та ефективно оцінити витрати палива на основі основних параметрів енергетичної установки, таких як потужність двигуна, коефіцієнт корисної дії, частка рідкого запального палива та теплота згоряння. Методика враховує як інженерні аспекти проєктування, так і нормативні вимоги (IMO, EU MRV, національні регламенти), що забезпечує її універсальність та практичну цінність. Мета. Метою дослідження є розробка зручного та точного інструменту для оцінки запасів рідкого палива (MGO) на LNG-танкерах з двопаливними двигунами на ранніх стадіях проєктування та в експлуатації, що дозволяє уникнути складних циклових розрахунків і водночас врахувати термодинамічні особливості роботи енергетичної установки. Методика. В основу методики покладено балансовий енергетичний підхід, який використовує фундаментальні співвідношення між потужністю, ККД, теплотою згоряння палива та часткою запального палива. Для візуалізації та спрощення розрахунків розроблено номограму, що дозволяє визначати годинну витрату палива залежно від ключових параметрів. Додатково запропоновано модель для оцінки обсягів випаровування зрідженого газу (BOG) з урахуванням теплофізичних властивостей вантажу, теплоізоляційних характеристик танків та зовнішніх умов. Результати. Розроблено алгоритм використання номограми для швидкого визначення витрат палива в різних режимах експлуатації (крейсерський хід, маневри, стоянка). Встановлено, що частка рідкого запального палива (q) не повинна бути нижчою за 0,3 для запобігання втраті потужності та детонації. На основі теплофізичного аналізу отримано формулу для розрахунку добового об’єму випаровування газу, що враховує теплоприток через ізоляцію танків. Наукова новизна. Полягає в поєднанні балансового енергетичного методу з графоаналітичним підходом (номограмою) для швидкої оцінки витрат палива, що відрізняється від традиційних циклових моделей та емпіричних нормативних підходів. Вперше запропоновано інтегровану модель, яка одночасно враховує як параметри роботи двигуна (потужність, ККД), так і процеси випаровування вантажу, що впливають на доступність газоподібного палива. Практична значимість. Запропонований підхід дозволяє інженерам та проєктантам LNG-танкерів оперативно оцінювати різні варіанти енергетичних установок, порівнювати їхню ефективність та економічність, а також приймати обґрунтовані рішення на ранніх стадіях проєктування. Методика є зручною для багатоваріантних розрахунків, легко адаптується під різні типи палива та може бути використана як у проєктній, так і в експлуатаційній діяльності. Візуалізація результатів у вигляді номограми спрощує процес прийняття рішень та підвищує наочність для персоналу без глибокої термодинамічної підготовки. Використання методу сприяє підвищенню точності планування запасів палива, відповідності вимогам IMO та EU MRV, а також оптимізації експлуатаційних витрат.