PROSPECTS FOR THE USE OF GAS TURBINE ENGINES IN MARINE POWER PLANTS

The information about the appearance of steam and gas turbine engines in the fleet, the current state and prospects of their use is presented in the paper. The information about the technical characteristics of marine gas turbine engines is given, the directions of their improvement are determined in order to expand their use in civil shipbuilding. It is shown that the basis for the creation of marine gas turbine engines are industrial and aviation gas turbine engines. For their successful conversion into shipboard systems, it is necessary to choose a design scheme depending on the purpose and displacement of the vessel, upgrade the systems in accordance with the requirements of the operating conditions, and ensure a rational choice of structural materials. The most important tasks in the creation of marine gas turbine installations are to ensure the deep utilization of secondary energy resources by optimizing the parameters of the working process and the design of heat exchange equipment, as well as to ensure the possibility of using the traditional and alternative fuels, including gas. The choice of a heat recovery scheme and the development of a fuel treatment system are complex tasks, when solving which it is necessary to take into account many factors, namely, the purpose of the vessel, the need for heat for their own needs, the availability of free space, the operating modes of the power plant, the limits of the complexity of the working cycle. Promising areas for the use of gas turbine engines in the fleet are the creation of hybrid power plants based on them, including for the vessels with electric propulsion, as well as environmentally safe installations with closed cycles, including for facilities operating in the coastal shelf. The solution of complex scientific and technical problems associated with the expansion of using the gas turbine engines at civil marine facilities requires comprehensive research, including energy and exergetic assessment of the installations efficiency, numerical modeling of the processes, conducting field experiments and experimental design work.

marine power plants, gas turbine engines, design schemes, secondary energy resources, energy efficiency, complex research

1. Прасников В. Б. Первый газотурбинный корабль отечественного ВМФ (Опытный большой торпедный катер пр. 183Т) / В. Б. Прасников // Судостроение. - 2004. - № 6 (757). - С. 27-31.

2. Буров М. Н. История развития и основные проблемы создания морских энергетических установок нового поколения / М. Н. Буров // Труды Крыловского государственного научного центра. - 2020. - № 3 (393). - С. 103-112. DOI: 10.24937/2542-2324-2020-3-393-103-112.

3. Буров М. Н. Основные проблемы применения конвертированных авиационных газотурбинных двигателей в составе морских энергетических установок и их решение / М. Н. Буров // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. - 2018. - Т. 22. - № 4 (82). - С. 62-69.

4. Буров М. Н. К вопросу о формировании облика семейства морских ГТД 5-го поколения / М. Н. Буров, В. А. Пономарев // Актуальные проблемы морской энергетики. Материалы Восьмой международной научно-технической конференции. - СПб.: СПбГМТУ, 2019. - С. 40-47.

5. Буров М. Н. Направления разработки и создания корабельного газотурбинного двигателя пятого поколения / М. Н. Буров, В. А. Пономарев // Судостроение. - 2020. - № 4 (851). - С. 29-34.

6. Болдырев О. Н. Cудовые энергетические установки / О. Н. Болдырев. - Северодвинск: Севмашвтуз, 2003. - 171 с.

7. Пашин В. М. Инновации и перспективы создания морской техники / В. М. Пашин // Инновации. - 2011. - № 7 (153). - С. 3-10.

8. Безюков О. К. Состояние и перспективы судового двигателестроения в России / О. К. Безюков, В. А. Жуков // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. - 2017. - № 2. - С. 40-53. DOI: 10.24143/2073-1574-2017-2-40-53.

9. Ерофеев В. Л. О возможностях использования вторичных энергетических ресурсов в судовых ДВС / В. Л. Ерофеев, В. А. Жуков, О. В. Мельник // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2017. - Т. 9. - № 3. - С. 570-580. DOI: 10.21821/2309-5180-2017-9-3-570-580.

10. Жуков В. А. Использование вторичных энергетических ресурсов в судовых энергетических установках с газотурбинными двигателями / В. А. Жуков, М. С. Капустянский // Актуальные проблемы морской энергетики / Материалы девятой Междунар. науч.-техн. конф. - СПб.: Изд-во СПбГМТУ, 2020. - С. 583-587.

11. McCreath C. G. Environmental factors that determine hot corrosion in marine gas turbine rigs and engines / C. G. McCreath // Corrosion Science. - 1983. - Vol. 23. - Is. 9. - Pp. 1017-1023. DOI: 10.1016/0010-938X(83)90028-8.

12. Семенюк А. В. Влияние эксплуатационных факторов на параметры рабочего процесса судовых газотурбинных двигателей / А. В. Семенюк, Л. А. Семенюк, Н. Н. Таращан // Вестник Морского государственного университета. - 2018. - № 83. - С. 84-89.

13. Wirkowski P. Parameterization of the operating conditions of the vessel’s turbine engine in the aspect of the pollutant exhaust emission assessment / P. Wirkowski, J. Markowski // Transportation Research Procedia. - 2019. - Vol. 40. - Pp. 927-933. DOI: 10.1016/j.trpro.2019.07.130.

14. Мясников Ю. Н. Эксплуатационные дефекты судовых дизельных и газотурбинных двигателей / Ю. Н. Мясников, В. С. Никитин, А. А. Равин // Труды Крыловского государственного научного центра. - 2018. - № 3 (385). - С. 85-96. DOI: 10.24937/2542-2324-2018-3-385-85-96.

15. Глушкова Д. Б. Повышение ресурса работы деталей судовых газотурбинных двигателей / Д. Б. Глушкова, Ю. Н. Дзюба // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. - 2008. - № 42. - С. 24-27.

16. Воробьев Ю. М. Усовершенствование бортовых систем диагностирования судовых газотурбинных двигателей / Ю. М. Воробьев // Водный транспорт. - 2013. - № 2 (17). - С. 13-18.

17. Жорник М. Н. Оптико-электронная пирометрическая система / М. Н. Жорник, С. В. Веретенников, Е. Г. Колесова // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П. А. Соловьева. - 2018. - № 4 (47). - С. 24-30.

18. Campora U. Marine gas turbine monitoring and diagnostics by simulation and pattern recognition / U. Campora, C. Cravero, R. Zaccone // International journal of naval architecture and ocean engineering. - 2018. - Vol. 10. - Is. 5. - Pp. 617-628. DOI: 10.1016/j.ijnaoe.2017.09.012.

19. Vaferi K. Thermo-mechanical simulation of ultrahigh temperature ceramic composites as alternative materials for gas turbine stator blades / K. Vaferi, M. Vajdi, S. Nekahi, S. Nekahi, F. S. Moghanlou, M. S. Asl, M. Mohammadi // Ceramics International. - 2021. - Vol. 47. - Is. 1. - Pp. 567-580. DOI: 10.1016/j.ceramint.2020.08.164.

20. Володин Ю. Г. Теплообмен при пуске судового газотурбинного двигателя / Ю. Г. Володин, О. П. Марфина, Ю. И. Матвеев, М. Ю. Храмов // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта. - 2019. - № 58. - С. 153-158.

21. Володин Ю. Г. Особенности теплообмена в жаровой трубе судового газотурбинного двигателя в пусковом режиме / Ю. Г. Володин, Ю. И. Матвеев, М. Ю. Храмов // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. - 2018. - № 4. - С. 66-74. DOI: 10.24143/2073-1574-2018-4-66-74.

22. Liu J. Effects of a pocket cavity on heat transfer and flow characteristics of the endwall with a bluff body in a gas turbine engine / J. Liu, S. Hussain, L. Wang, G. Xie, B. Sundén // Applied Thermal Engineering. - 2018. - Vol. 143. - Pp. 935-946. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2018.08.020.

23. Fatsis A. Design point analysis of two-shaft gas turbine engines topped by four-port wave rotors for power generation systems / A. Fatsis // Propulsion and Power Research. - 2019. - Vol. 8. - Is. 3. - Pp. 183-193. DOI: 10.1016/j.jppr.2019.06.001.

24. Hughes M. Challenges for gas turbine engine components in power generation / M. Hughes // Procedia structural integrity. - 2017. - Vol. 7. - Pp. 33-35. DOI: 10.1016/j.prostr.2017.11.057.