Рассмотренная методика реализована в виде комплекса программ WYBORDWS – головного пакета САПР эскизного проектирования СЭУ транспортных судов. Комплекс включает в себя следующие модели:

• WYBOR-MC – выбор малооборотного двигателя внутреннего сгорания (МОД) из типоразмерного ряда МС фирмы MANB&W;
• WYBORRTA – выбор МОД из ряда RTA фирмы «Зульцер»;
• WINT – определение коэффициентов влияния корпуса и проектирование винта;
• WAL-RAZM – проектирование судового валопровода по формулам Регистра РФ;
• KRITGL – расчет глобального критерия эффективности – удельных приведенных затрат и нормы прибыли по транспортному судну;
• DOXOD – расчет доходов от эксплуатации судна;
• WERT – расчет капитальных затрат по судну, судовой энергетической установке и главному судовому двига­телю на основе корреляционных зависимостей в функции главных параметров;
• LOHN – расчет текущих расходов за рейс транспортного судна.

Кроме этого в состав комплекса WYBORDWS входит и с указанными моделями взаимодействует система файлов, при помощи которых происходит обмен информацией между моделями настоящего пакета, а также пользователем (проектировщиком) и другими пакетами САПР СЭУ. Для этих целей используются следующие файлы данных:

• ISX.DAT – исходные данные для выбора главного двигателя и оптимизации режима его эксплуатации;
• CONSTANT.DAT – величины, не часто изменяемые при проектировании;
• INDEX.DAT – индексы затрат по отдельным статьям;
• SMC1_ISX.DAT – данные для связи с моделями проектирования энергетических систем СЭУ;
• SOGLKRIT.DAT – файл для передачи данных в модели САПР технического проектирования СЭУ;
• WAL_RAZM.DAT – файл для связи с моделями проектирования валопроводов;
• GD_MC_AL.LST – файл результатов для модели выбора двигателя из типо­размерного ряда;
• GD_MC_1W.LST – файл результатов оптимизации режима одного типоразмера двигателя, заданного переменной TRGD.

Исходные данные для выбора типоразмера двигателя (файл ISX.DAT) приведены в табл.4.5. Фактически решается задача замены главного двигателя на судне - прототипе на двигатель из типоразмерного ряда MC.

Таблица 4.5 Исходные данные для выбора типоразмера главного двигателя

В табл.4.5 представлены следующие переменные, кодирующие отдельные особенности и характеристики судна и СЭУ:

• CY – переменная, кодирующая тип судна. Возможные значения рассмотрены выше в параграфе 2.2;
• DPR – полное водоизмещение судна-прототипа – масса судна с номинальной загрузкой по грузовую марку, т;
• D0 – водоизмещение судна порожнем – без груза Рг, запасов Gз, снабжения Gсн и команды Gком, т. Разница DPR и D0 – переменная часть водоизмещения – дедвейт:
• DW = DPR - D0 = Рг + Gз + Gсн + Gком.
• В рассматриваемой модели водоизмещение судна принято постоянным, а возмож­ные изменения массы двигателя GDW, винта GW и валопровода GWAL, а также запасов топлива Gз приводят к изменению грузоподъем­ности:
• Рг = Dпр-D0-Kгр[(GDW-GDWпр)-(GW-GWб)-(GWAL-GWALб)-(Gз-Gзб)]
• при наличии возможности размещения дополнительного груза. Последнее учитывается введением Kгр – коэффициента использования свободного тоннажа. Индексом «б» обозначены параметры базового варианта – судна-прототипа;
• RPR – сопротивление движению судна-прототипа на VPR;
• VPR – скорость судна-прототипа;
• VSU – то же, проектируемого судна. Если задано VSU = 0.0, то происходит пересылка значения VSU = VPR;
• K3 – коэффициент запаса мощности - отношение мощности на эксплуатационном режиме и режиме наибольшей скорости или обратное отношение. Если K3 < 1, то в пп. 4, 5, 6 табл.4.5 заданы параметры максимального режима. Если K3 >1, то это признак задания параметров эксплуатационного режима и для определения Ne треб его нужно увеличить в K3 раз;
• NEG – загрузка электростанции на ходовом режиме. Если задано NEG = 0.0, то это признак необходимости определить эту мощность по корреляционным зависимостям, приведенным в гл.3;
• TSU – осадка судна в гpузу;
• HB – высота борта;
• LCYD – длина судна между перпендикулярами;
• KOB – коэффициент общей полноты корпуса;
• KD – максимально допустимое отношение диаметра винта к осадке;
• NEPR – мощность главного двигателя судна-прототипа, отдаваемая на винт на VPR;
• NPR – частота на режиме VPR;
• BEGD – удельный расход топлива двигателя судна-прототипа;
• GDB – масса двигателя судна-прототипа;
• LPL – дальность плавания судна в круговом рейсе;
• LED – класс ледового усиления судна. Переменная рассмотрена в параграфе 2.2;
• WINT – тип движителя. Возможны два значения: 1 – применен винт фиксиро­ванного шага, 2 – применен ВРШ;
• TCS – код наличия и типа ТКС. Возможны следующие значения: 0 – ТКС отсутствует, 1 – ТКС в наличии и работает на коленвал, 2 – ТКС работает на дизель-генератор, частично или полностью исключая на него расход топлива;
• TWG – код наличия и тип валогенератора. Возможны следующие значения: 0 – валогенератор отсутствует, 1 – применен валогенератор с гидромеханической стабили­зацией частоты, 2 – применен валогенератор со статической стабилизацией частоты;
• IZVR – допустимо ли изменение заданной скорости. Возможны два значения этой переменной: 0 – заданную скорость менять нельзя, 1 – возможна некоторая оптимизация скорости в пределах дополнительного запаса мощности одного цилиндра;
• TRGD – выбран типоразмер цилиндра с J = TRGD. J – индекс типоразмера цилиндра (см. табл.3.1). Если задано TRGD = 0, то просматривается применение всех типоразмеров цилиндров из типоразмерного ряда. Если задано TRGD > 0, то расчет будет выполнен только для одного типоразмера, но подробный и с оптимизацией положения режимной точки.

Как уже обсуждалось выше, часть данных отнесена к «константам», что достаточно условно. Здесь сосредоточены величины, не часто изменяемые при проектировании, величины, которые можно не изменять при оптимизации типоразмеров двигателей или которые не очень сильно влияют на результат. Они сосредоточены в файле CONSTANT.DAT. Этот файл обсуждался в гл.2 (см. табл.2.4).

Файлы SMC1_ISX.DAT, WAL_RAZM.DAT и SOGLKRIT.DAT здесь не рас­сматриваются, так как они только передают данные из моделей комплекса WYBORDWS другим моделям САПР СЭУ, но не наоборот. То есть они на выбор двигателей не влияют. Важно обеспечить их присутствие в библиотеке, где расположены все описанные выше файлы, с которыми взаимодействуют модели выбора двигателей. Ниже при рассмотрении моделей проектирования систем, валопровода и выбора комплекта вспомогательного оборудования эти файлы рассматриваются со всеми подробностями.

Результаты расчета модели WYBOR-MC с вариантом исходных данных из табл.4.5 приведены в табл.4.6 (файл GD_MC_AL.LST).

Таблица 4.6 Результаты работы модуля WYBOR_MC при TRGD = 0

В табл.4.6 приведены краткие сведения по всем технически допусти­мым агрегатам двигателей типа MC. Для варианта исходных данных из табл.4.5 таких агрегатов подходит четыре: 5S50MC, 5L50MC, 7L42MC и 12L35MC. По каждому из двигателей приведены следующие данные:

• J – индекс типоразмера цилиндра (см. табл.3.1);
• ZC – число цилиндров в агрегате;
• NEL – максимальная длительная мощность, кВт;
• VD – достижимая скорость при МДМ, уз;
• BE – удельный расход топлива на эксплуатационном режиме, кг/кВт.ч;
• GD, LDR, HRPR – масса, т, длина и ремонтная высота, м;
• UDPZ – удельные приведенные затраты, дол/тонно-мили;
• ZRE – число рейсов за год эксплуатации;
• KY – первоначальная стоимость СЭУ, долл.;
• ZT – стоимость израсходованного топлива, дол за рейс.

Вариант табл.4.6 соответствует случаю просмотра всех типо­размеров цилиндров (признак – TRGD = 0) и вывода в файл GD_MC_AL.LST краткой характеристики применения каждого типоразмера, прошедшего по всем ограничениям. Из этого файла проектировщик должен выбрать типоразмер, по его мнению, наиболее эффективный на данном судне.

Можно рекомендовать при выборе опираться на значение удельных приведенных затрат UDPZ. Однако часто отдельные варианты двигателей отличаются незначительно. Например, в табл.4.6 двигатели 5L50МС и 5S50МС отличаются по UDPZ на 0,01%, что, конечно, в пределах погрешности расчета. В этих случаях нужно учитывать и другие, особенно технические показатели. Можно отдать предпочтение двигателю 5L50МС – он на метр ниже, на 1 г/кВт.ч более энергетически эффективен, на 18 т легче и несколько короче.

Для выбора двигателя из типоразмерного ряда RTA фирмы «Зульцер» следует обратиться к модели WYBORRTA. Эта модель включена в библиотеку DWS_NEST, где сосредоточены модели для расчета двигателей, которые не производятся в России и по которым информация существенно беднее. Методика не отличается от рассмотренной выше, а имена файлов данных и результатов те же.