6. Комплектование вспомогательных комплексов СЭУ – судовой электростанции (СЭС) и котельной установки (ВКУ) агрегатами основного оборудования. Вспомогательные энергетические комплексы – СЭС и ВКУ – обеспечивают судовых потребителей электрической и тепловой энергией. Методика их проектирования, несмотря на принципиальные различия в видах вырабатываемой энергии и физических процессах, протекающих в установках, идентична: на различных режимах эксплуатации определяются потребности в данном виде энергии:

,

где Pji – номинальная мощность, потребляемая j-м потребителем на i-м режиме эксплуатации; Kji – коэффициент нагрузки j-го потребителя на i-м режиме – отношение фактически потребляемой мощности к ее номинальному значению; – коэффициент одновременности.

Номинальная нагрузка определяется из оценочных расчетов потребителей, бази­рующихся на анализе их функций. В частности, по потреби­телям электрической и тепловой энергии, входящим в состав СЭУ, номинальные потребности в соот­ветствующих видах энергии определяют­ся из функционального проектирования систем.

Нагрузка соответствующей вспомогательной установки, определенная сумми­рованием с учетом коэффициента одновременности фактических расходов энергии на отдельные потребители по приведенной выше зависимости на наиболее энергоемком режиме, является расчетной и служит основанием для выбора генераторов из типо­размерного ряда с учетом требований Правил Регистра, загрузки генераторов на других режимах, экономики и прочих соображений.

Безусловно, не следует абсолютизировать идентичность методики проектирования СЭС и ВКУ – есть и различия, причем существенные. В частности, для СЭС важным является выбор рода тока. Наиболее распространено применение трехфазного пере­менного тока с частотой 50 Гц и напряжением 380/220 В. Пульсация параметров приводит к возникновению реактивной нагрузки, которую нужно учитывать при выборе генераторов. Выбор производится по полной или только по активной нагрузке в зави­симости от соотношения коэффициентов мощности электрической сети и электро­генератора.

Для ВКУ существенным является выбор параметров пара, обеспечение потребителей паром с различным давлением на различных режимах, применение перегрева пара, включение утилизационного парогенератора и другие соображения.

Несмотря на серьезные различия, в основе все равно лежит суммирование потреб­ностей, выявляемых путем весьма приближенных оценок. Оценки настолько прибли­женные, что, например, окончательный выбор оборудования систем СЭУ на их основе невозможен. По насосу сначала нужно проверить, достаточен ли напор для работы на трубопровод при заданном расходе, а для этого нужно выполнить гидравлический расчет трубопровода. Но сначала нужно спроектировать расположение оборудования в МКО.

Что же позволяет окончательно выбирать генераторы вспомогательных установок – СЭС и ВКУ с помощью приближенных расчетов, по которым оборудование выбрать нельзя? В основе этого парадокса – закон больших чисел теории вероятностей. И СЭС и ВКУ – сложные технические системы, состоящие из большого числа элементов – в данном случае потребителей энергии. При анализе потребностей каждого мы делаем ошибку существенную с точки зрения потребителя и несущественную с точки зрения сложной системы: при суммировании потребностей погреш­ности не складываются, а взаимно перекрывают друг друга. Эту же мысль можно изложить так: если у одного элемента сложной системы погрешность в плюс, то у другого обязательно в минус – знак погрешности у каждого потребителя – событие независимое от знака погрешности другого потребителя, а независимые события не могут совпадать статистически.

7. Определение запасов топлива, масла и технической воды, которые должны обеспечить заданную дальность плавания L и автономности судна A. В основе этих расчетов – суммирование расходов на отдельных режимах эксплуатации с учетом их длительности. Общая длительность рейса не должна превышать автономности: Tр A.24. Однако это весьма грубая оценка, так как автономность в основном определяется по запасам провизии и питьевой воды.

Более достоверно определение времени рейса путем суммиро­вания длительности ходовых и стояночных режимов. Ходовое время определяется делением дальности плавания L на среднюю эксплуатацион­ную скорость v: Tх = L / v. Стояночное время –длительностью технологических операций – погрузо-разгрузочных работ, подготовки трюмов и ожидания причала и в значительной степени зависит от схемы организации работ. Наиболее велика длительность стояночных режимов для универсальных сухогрузных судов – до 50% под погрузкой и до 100% при ожидании причала от ходового времени. Специализированные сухогрузы – ролкеры, баржевозы и контейнерные суда имеют всего 1–2 суток на погрузку и 3–4 суток за рейс в ожи­дании причала. Время грузовых операций (слив) для танкера состав­ляет 8–12 часов при малой грузоподъемности и 12–20 часов при большой грузоподъемности. Стоянка под наливом входит в длительность режима без грузовых операций, которая не превышает 3–4 суток за рейс. Для танкеров весьма напряженный режим – мойка танков для приема нового груза. Этот режим может совмещаться с обратным рейсом либо выполняться непосредственно после сдачи груза.

Общая зависимость для определения массы запасов топлива:

,

где Kм – коэффициент морского запаса, принимаемый 1,2–1,05 в зависимости от величины линии эксплуатации – от 4 до 15 тыс.миль, соответственно, и предназначенный для компенсации повышенных расходов топлива при неблаго­приятных условиях эксплуатации (шторм); Ti – длительность i-го режима эксплуатации.

Суммирование ведется по всем режимам эксплуатации, различным по расходованию топлива. Три слагаемых в скобках – часовые расходы топлива на три комплекса в составе СЭУ – пропульсивную установку (главный двигатель), электростанцию (вспомога­тельный двигатель) и вспомогательные парогенераторы. Для двигателей часовой расход представлен произведением удельного расхода топлива на мощность.

Часть этого запаса (до 15–20%) следует взять в виде легкого топлива, используемого при запуске и остановке двигателей, для работы при маневрировании, а также для дизель-генераторов. Остальное – тяжелое топливо. В последнее время за рубежом активно внедряются дизель-генераторы, способные работать на основном режиме на тяжелом топливе. Для этих двигателей запуск, маневрирование и остановка происходят на легком топливе.

Запасы смазочных масел также определяются их расходованием – угаром, утечками и потерями при сепарации. Зависимость для определения этой части запасов масла аналогична приведенной выше для топлива, если под bе понимать удельный расход масла.

Кроме этого берется запас на смену отработавшего масла. Обычно предусмат­ривается однократная смена масла за период автономности, так как ресурс масла в несколько раз превышает длительность рейса. Для судов с большими длительностями рейса возможна неоднократная смена масла. Для этого должен быть предусмотрен кратный запас масла в количестве, содержащемся в соответствующей системе.

Техническая вода обычно приготовляется на судне в опреснительной установке, поэтому запас технической воды предусматривается лишь в аварийных целях (в размере суточной потребности). Следует выбрать опреснительную установку из типоразмерного ряда и рассмотреть схему ее подключения к источнику тепловой энергии - она обычно утилизационная, использующая тепло охлаждающей воды двигателя.