КЛАССИФИКАЦИЯ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ

В статье приводится аналитический обзор основных методов улучшения рабочего процесса судовых дизельных двигателей со способом их систематизации и группировки. Изучен вопрос современных методов и способов повышения критериев экологичности, экономичности и энергоэффективности дизельного двигателя как основной судовой энергетической установки с учетом требований Конвенции МАРПОЛ-73/78, а также соблюдением правил российских классификационных обществ. На основе выполненного анализа представлена блок-схема методов усовершенствования рабочего процесса судового дизельного двигателя. Предлагаемая блок-схема дает возможность простоты выбора пользователем интересующего метода модернизации работы судовой энергетической установки с дальнейшим подробным его изучением. Отмечается, что объектом научного исследования являются методы усовершенствования рабочего процесса судовых дизельных двигателей. Результатами проведенного научного исследования являются: анализ как базовых, так и современных методов модернизации рабочего процесса судового дизельного двигателя с дальнейшей возможностью их систематизации и группировки в виде структурной схемы и реализация собранной и проанализированной информации в виде структурной схемы методов модернизации рабочего процесса судового дизельного двигателя. Отмечается, что исследования как современных подходов, так и базовых методов модернизации рабочего процесса судового дизельного двигателя проводились аналитическим методом с последующей реализацией в блок-схему. Имеет место уникальность блок-схемы и новизна, связанные с применением новых актуальных методов усовершенствования дизельного двигателя.

энергоэффективность, судовой дизельный двигатель, метод модернизации, структурная схема, рабочий процесс, коэффициент полезного действия

1. MEPC.1/Circ.681. Interim guidelines on the method of calculation of the energy efficiency design index for new ships. - London: International Maritime Organization, 2009. - 8 p.

2. MEPC.1/Circ.684. Guidelines for voluntary use of the ship energy efficiency operational indicator (EEOI). - London: International Maritime Organization, 2009. - 10 p.

3. Ерофеев В. Л. Управление энергоэффективностью объектов морской техники и судовых двигателей внутреннего сгорания: монография / В. Л. Ерофеев [и др.]; под ред. В. Л. Ерофеева, В. А. Жукова. - СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2018. - 184 с.

4. ГОСТ Р 51541-99. Энергосбережение. Энергетическая эффективность, состав показателей. Общие положения. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2000. - 8 с.

5. ГОСТ Р 51387-99. Энергосбережение. Нормативно-методическое обеспечение. Основные положения. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 2000. - 16 с.

6. Распоряжение Правительства РФ от 29 февраля 2016 г. № 327-р «Стратегия развития внутреннего водного транспорта Российской Федерации на период до 2030 года» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://government.ru/docs/22004/ (дата обращения: 10.08.2020).

7. Ерофеев В.Л. Неточность термодинамических определений и терминов - путь к вечному двигателю второго рода / В. Л. Ерофеев, В. А. Жуков, А. С. Пряхин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2016. - № 6 (40). - С. 140-149. DOI: 10.21821/2309-5180-2016-8-6-140-149.

8. Ерофеев В. Л. О качестве и достоверности научно-технической информации / В. Л. Ерофеев, В. А. Жуков, О. В. Мельник // Сб. тез. докладов нац. науч.-практ. конф. проф.-преп. сост. ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова». - СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2019. - С. 76-78.

9. Тузов Л. В. Идеальный термодинамический цикл ДВС с изохорным и изотермическим способами подвода теплоты / Л. В. Тузов, Н. Б. Ганин, А. С. Пряхин // Двигателестроение. - 2015. - № 1 (259). - С. 3-6.

10. Ерофеев В. Л. Пределы повышения энергетической эффективности топливоиспользования поршневого ДВС / В. Л. Ерофеев, Н. Б. Ганин, А.С. Пряхин // Двигателестроение. - 2015. - № 2 (260). - С. 33-38.

11. Choi B. C. Thermodynamic analysis of a transcritical CO2 heat recovery system with 2-stage reheat applied to cooling water of internal combustion engine for propulsion of the 6800 TEU container ship / B. C. Choi // Energy. - 2016. - Vol. 107. - Pp. 532-541. DOI: 10.1016/j.energy.2016.03.116.

12. 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.

13. Zhu S. A review of waste heat recovery from the marine engine with highly efficient bottoming power cycles / S. Zhu, K. Zhang, K. Deng // Renewable and Sustainable Energy Reviews. - 2020. - Vol. 120. - Pp. 109611. DOI: 10.1016/j.rser.2019.109611.

14. Liu X. Performance analysis and optimization of an electricity-cooling cogeneration system for waste heat recovery of marine engine / X. Liu, M. Q. Nguyen, M. He // Energy Conversion and Management. - 2020. - Vol. 214. - Pp. 112887. DOI: 10.1016/j.enconman.2020.112887.

15. Dere C. Effect analysis on energy efficiency enhancement of controlled cylinder liner temperatures in marine diesel engines with model based approach / C. Dere, C. Deniz // Energy Conversion and Management. - 2020. - Vol. 220. - Pp. 113015. DOI: 10.1016/j.enconman.2020.113015.

16. Lion S. A review of emissions reduction technologies for low and medium speed marine Diesel engines and their potential for waste heat recovery / S. Lion, I. Vlaskos, R. Taccani // Energy Conversion and Management. - 2020. - Vol. 207. - Pp. 112553. DOI: 10.1016/j.enconman.2020.112553.

17. Larsen U. Expansion of organic Rankine cycle working fluid in a cylinder of a low-speed two-stroke ship engine / U. Larsen, J. Wronski, J. G. Andreasen, F. Baldi, L. Pierobon // Energy. - 2017. - Vol. 119. - Pp. 1212-1220. DOI: 10.1016/j.energy.2016.11.069.

18. Sellers C. Field operation of a 125kW ORC with ship engine jacket water / C. Sellers // Energy Procedia. - 2017. - Vol. 129. - Pp. 495-502. DOI: 10.1016/j.egypro.2017.09.168.

19. Liu X. A novel waste heat recovery system combing steam Rankine cycle and organic Rankine cycle for marine engine / X. Liu, M. Q. Nguyen, J. Chu, T. Lan, M. He // Journal of Cleaner Production. - 2020. - Vol. 265. - Pp. 121502. DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.121502.

20. Ouyang T. Design and optimisation of an advanced waste heat cascade utilisation system for a large marine diesel engine / T. Ouyang, G. Huang, Z. Su, J. Xu, F. Zhou, N. Chen // Journal of Cleaner Production. - 2020. - Vol. 273. - Pp. 123057. DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.123057.

21. Pan P. Thermo-economic analysis and multi-objective optimization of S-CO2 Brayton cycle waste heat recovery system for an ocean-going 9000 TEU container ship / P. Pan, C. Yuan, Y. Sun, X. Yan, M. Lu, R. Bucknall // Energy Conversion and Management. - 2020. - Vol. 221. - Pp. 113077. DOI: 10.1016/j.enconman.2020.113077.

22. Feng Y. Thermodynamic analysis and performance optimization of the supercritical carbon dioxide Brayton cycle combined with the Kalina cycle for waste heat recovery from a marine low-speed diesel engine / Y. Feng, Z. Du, M. Shreka, Y. Zhu, S. Zhou, W. Zhang // Energy Conversion and Management. - 2020. - Vol. 206. - Pp. 112483. DOI: 10.1016/j.enconman.2020.112483.

23. Ерофеев В. Л. Энергетический и эксергетический подходы к оценке повышения эффективности тепловых двигателей / В. Л. Ерофеев, В. А. Жуков, А. С. Пряхин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2017. - Т. 9. - № 5. - С. 1017-1026. DOI: 10.21821/2309-5180-2017-9-5-1017-1026.

24. Tsitsilonis K.M. A novel systematic methodology for ship propulsion engines energy management / K. M. Tsitsilonis, G. Theotokatos // Journal of Cleaner Production. - 2018. - Vol. 204. - Pp. 212-236. DOI: 10.1016/j.jclepro.2018.08.154.

25. Barone G. Sustainable energy design of cruise ships through dynamic simulations: Multi-objective optimization for waste heat recovery / G. Barone, A. Buonomano, C. Forzano, A. Palombo, M. Vicidomini // Energy Conversion and Management. - 2020. - Vol. 221. - Pp. 113166. DOI: 10.1016/j.enconman.2020.113166.

26. Tran T. A. Effect of ship loading on marine diesel engine fuel consumption for bulk carriers based on the fuzzy clustering method / T. A. Tran // Ocean Engineering. - 2020. - Vol. 207. - Pp. 107383. DOI: 10.1016/ j.oceaneng.2020.107383.

27. Бабаев А. И. Влияние свойств топлива на токсичность отработавших газов дизелей / Анализ технического уровня и тенденций развития ДВС / А. И. Бабаев // Информцентр - НИИД. - М., 1994. - Вып. 10. - С. 3-35.

28. Дудышев В. Д. Экономия топлива и снижение токсичности бензиновых двигателей / В. Д. Дудышев // Экология и промышленность России. - 2003. - № 5. - С. 39-41.

29. Курников А. С. Разработка методики проектирования комплекса систем обеспечения обитаемости и повышения экологической безопасности судов на основе активированных окислительных технологий / А.С. Курников // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта. Вып. 5: Судовая и промышленная энергетика. - 2003. - № 5. - С. 9-27.

30. Kaluza P. The complex network of global cargo ship movements / P. Kaluza, A. Kölzsch, M. T. Gastner, B. Blasius // Journal of the Royal Society Interface. - 2010. - Vol. 7. - Is. 48. - Pp. 1093-1103. DOI: 10.1098/rsif.2009.0495.

31. MAN Diesel & Turbo. (2008, August 19). Exhaust Gas Emission Control Today and Tomorrow. Retrieved December 2010 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.mandieselturbo.com:/files/news/filesof9187/7780-0060-00ppr.pdf (дата обращения: 12.08.2020).

32. Безюков О. К. Охлаждение транспортных двигателей внутреннего сгорания / О.К. Безюков, В.А. Жуков, В.Н. Тимофеев. - СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2015. - 272 с.

33. Жуков В. А. Двигатели с шеститактным рабочим циклом: порядок работы и схемы коленчатых валов / В. А. Жуков, А. И. Яманин, О. В. Мельник // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2018. - Т. 10. - № 6. - С. 1244-1254. DOI: 10.21821/2309-5180-2018-10-6-1244-1254.