Основные направления и перспективы развития судовых двухтактных крейцкопфных малооборотных двигателей

Темой исследования являются малооборотные двухтактные крейцкопфные двигатели, которые занимают доминирующее положение среди агрегатов, обеспечивающих энергией движение крупнотоннажных морских судов торгового флота. В статье описаны перспективы и основные направления совершенствования судовых двухтактных малооборотных двигателей. На основе рассмотрения общих принципов конструкции в качестве главных направлений выделены: экономичность, экологическая безопасность и надежность. Отмечается, что несмотря на высокую степень термодинамического совершенства цикла, остаются некоторые резервы для достижения более низких уровней удельного эффективного расхода топлива за счет сокращения внутренних потерь в двигателе и глубокой утилизации энергии отработавших газов. В работе рассмотрены экологические аспекты работы судовой дизельной энергетической установки на основе малооборотного двигателя и отмечены перспективы различных технологий в достижении действующих требований по ограничению выбросов вредных компонентов из состава отработавших газов. Выделены основные направления в развитии технологий сокращения эмиссии оксидов азота, среди которых непосредственное воздействие на протекание внутрицилиндровых процессов, рециркуляция отработавших газов и селективное каталитическое восстановление. Также рассмотрены перспективы применимости отдельных способов борьбы с выбросами соединений серы и твердых частиц. Отдельное внимание в работе уделено проблемам сокращения выбросов парниковых газов, в качестве наиболее перспективных в обозримом будущем тенденций выделено использование альтернативных топлив: природного газа, метанола и аммиака. В рамках настоящей работы затронуты вопросы наиболее эффективного способа повышения надежности эксплуатации — мониторинга технического состояния энергетической установки.

1. Шурпяк В. К. Анализ современных тенденций применения двигателей внутреннего сгорания на морских судах / В. К. Шурпяк // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2024. — № 75. — С. 47–60. — EDN GDAGAH.

2. Dragsted J. The first 50 years of turbocharged 2-stroke, crosshead, marine diesel engines / Dragsted J. — Frankfurt: CIMAC, 2013. — 98 p.

3. Kyrtatos N. P. Slow- Speed Two- Stroke Engines / N. P. Kyrtatos // Encyclopedia of Maritime and Offshore Engineering 2017. — С. 1–10. DOI: 10.1002/9781118476406.emoe098.

4. Серов А. В. Морские двухтопливные ДВС: нормативные требования и особенности конструкции / А. В. Серов, Д. С. Семионичев // Материалы Всероссийского научно-технического форума «Корабельная энергетика: из прошлого в будущее», 13–17 февраля 2017 г. — СПб.: Изд-во СПбГМТУ, 2017.

5. Огородников В. Б. Влияние степени и способа тепловой изоляции камеры сгорания на параметры и тепловой баланс дизеля / В. Б. Огородников, В. В. Бордуков, Г. Е. Живлюк // ЦНИИТЭИ ТЯЖМАШ Экспресс информация. Отечественный опыт. — 1987. — Т. 4. — № 6.

6. Огородников В. Б. Анализ тепловыделения в камере сгорания двигателя с ограниченным теплоотводом / В. Б. Огородников, В. В. Бордуков, Г. Е. Живлюк // ЦНИИТЭИ ТЯЖМАШ Экспресс информация. Отечественный опыт. — 1987. — Т. 4. — № 9.

7. Живлюк Г. Е. Анализ возможности создания высокоэкономичного турбокомпаундного двигателя 6ЧН 12/14 / Г. Е. Живлюк // Двигателестроение. — 1989. — № 10. — С. 49–53.

8. Развитие газовых двигателей (по материалам конгресса CIMAC) // Двигателестроение. — 2021. — № 4(286). — С. 31–53. — EDN MFYJEP.

9. Jacobsen D. M. S. New retrofit solutions for MAN B&W marine two-stroke engines / D. M. S. Jacobsen, A. Sh. Dashpute, A. A. Parikh // CIMAC congress 25, Zurich, may 19–23 — Zurich: CIMAC, 2025. — С. 2025/181.

10. Kawakita C. Next-generation ship development in Japan / C. Kawakita, K. Takasaki // CIMAC congress 25, Zurich, may 19–23 — Zurich: CIMAC, 2025. — Pp. 2025/1.

11. Петров А. П. Технологии достижения новых требований по выбросам оксидов азота судовыми энергетическими установками / А. П. Петров, Г. Е. Живлюк // Труды Крыловского государственного научного центра. — 2021. — № 1. — С. 83–85. DOI: 10.24937/2542-2324-2021-1-S-I-83-85. — EDN MXGGBP.

12. Живлюк Г. Е. Эффективность ограничения выбросов оксидов азота системами рециркуляции отработавших газов судовых ДВС / Г. Е. Живлюк, А. П. Петров // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2023. — Т. 15. — № 5. — С. 845–857. DOI: 10.21821/2309-5180-2023-15-5-845-857. — EDN XPIVLD.

13. Реуцкий А. С. Оценка влияния типа используемого судового топлива на величину углеродного следа транспортной услуги / А. С. Реуцкий, В. В. Якимов, А. А. Буцанец // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2024. — № 76. — С. 87–95. — EDN ICJSDQ.

14. Живлюк Г. Е. Экологическая безопасность энергетических установок: двухтопливные и газовые двигатели / Г. Е. Живлюк, А. П. Петров // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2022. — Т. 14. — № 3. — С. 449–462. DOI: 10.21821/2309-5180-202214-3-449-462. — EDN IWDJGT.

15. Буянов А. С. Анализ опыта применения метанола и этанола в качестве топлива на судах / А. С. Буянов, О. Н. Леонова, А. С. Реуцкий // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2021. — № 64–65. — С. 91–97. — EDN MIMXNW.

16. Stein J. O. Premixed combustion of alternative fuels as a fast and economic path to decarbonize / J. O. Stein // CIMAC congress 25, Zurich, may 19–23 — Zurich: CIMAC, 2025. — Pp. 2025/015.