IZBIRA POGONA SCHOTTEL ELEKTRINI PROPULZOR KONTRA ROTATING PROPELER

IZBIRA POGONA SCHOTTEL; ELEKTRIČNI PROPULZOR KONTRA ROTATING PROPELER; 3, 7 MW PROPELER KRMILO OPTIMALIZIRAN MODEL CCP KOMBI DRIVE DIESEL ELECTRO NA LNG

EKONOMIČNOST, UPORABNOST in OKOLJSKA SPREJEMLJIVOST

LADJE ZA PREVOZ ZABOJNIKOV

PREGLED LADIJ ZA PREVOZ ZABOJNIKOV Ime ladje Dolžina m Širina m TEU RT 2006 Emma Maersk 397, 7 56, 4 15200 151 687 2005 Gudron Maersk 367, 3 42, 8 10150 97 933 2006 Xin Los Angeles 336, 7 45, 6 9600 112 000 2005 MSC Pamela 321, 00 45, 6 9200 107 2005 Colombo Express 335, 07 42, 87 8750 94 750 2004 CSCL Europe 334, 00 42, 80 8498 99 500 2003 OOCL Shenzhen 322, 97 42, 80 8063 89 097 2003 Axel Maersk 352, 10 42, 80 7226 93 496 1997 Sovereign Maersk 246, 98 42, 80 6600 91 500 1996 OOCL Hongkong 318, 24 42, 80 6000 80 500 1995 Hannover Express 276, 02 40, 00 5344 66 046 1991 Marchen Maersk 294, 00 32, 30 4639 53 783 1981 Hamburg Express 287, 73 32, 28 3430 57 540 1972 Tokyo Bay 287, 70 32, 20 3010 58 088 1971 Sydney Express 290, 00 32, 20 2500 59 000 Leto gradnje

Emma Maersk

MOČ GLEDE NA PREVOŽENO TONO • ultra velikih tankerjih ULCC (350 000… 570 000 dwt) zadostuje 1 k. W za okoli 12 dwt • pri velikih tankerjih VLCC (250 000… 320 000 dwt) je razmerje 11 dwt/k. W • za srednje velike SUEZMAX (125 000… 170 000 dwt) 10 dwt/k. W • AFRAMAX (80 000… 120 000 dwt) 8, 5 dwt/k. W • PANAMAX (60 000… 75 000 dwt) le še 6, 6 dwt/k. W • Pri HANDYMAX (30 000… 50 000 dwt) pade vrednost pod 5 dwt/k. W • HANDYSIZE (5 000… 30 000 dwt) pa od 2 do 3 dwt/k. W

OSNOVNI KRITERIJI PRI IZBIRI POGONA • čim manjša poraba goriva v obratovanju • majhno onesnaževanje okolja, pod limitami IMO predpisov • čim manjši stroški vzdrževanja • čim manjši čas za tekoče vzdrževanje in dela v doku • možnost 24 ur obratovanja brez prisotnosti strojnika • čim večji čas med intervali za pregled in vzdrževanj odprtih valjev • malo delov, univerzalni deli, malo rezervnih delov • čim večja zanesljivost pogonskega postrojenja (nič nepredvidenega) • maksimalna varnost v različnih nepredvidljivih pogojih • čim večja univerzalnost glede vrste goriva • avtomatsko zasledovanje obrabe elementov motorja med obratovanjem • čim nižja cena motorja

IZKORISTEK UPORABNOSTI LADJE; sodobni kargo: EKONOMIKA PREVOZA; (profit) = (zaslužek) (stroški) = kp.

ENERGETSKI KRITERIJI PROPULZIJE

IZKOP IN CENE NAFTE

Seismic ship • Ustvarja sezmična valovanja, nato pa se s pomočjo "geophones" da ustanoviti količini hidrokarbonatov v zemeljski skorji • Uporablja se kombinacija zvočnega, vodnega in drugih valovanj, da se omogočijo sezmična “čitanja”.

Seismic Ship • Čitanje signalov omogočijo posebne geoslušalke, katere ladja vleče za seboj • Analogni signal se pretvori v digitalni in ga obdela računalnik s posebnim programom, tako da je omogoče ugotoviti možnosti za začetek črpanja nafte

Jackup rig • Možno vrtanje do globine okoli 100 m • Varnost na rigih • Nepremično postavljen • Vrta od ene do 6 izvrtin

Semisubmersibles rigs • Za večje globine • Prevoz z posebnimi plovili, tako da se v celoti dvigne iz morja • Pozicioniranje z sidri • Nekateri imajo svoj pogon

Drill ship • Omogoča ultra globoko vrtanje 2000 3000 m • Pozicioniranje s svojim pogonom DP ali pa na sidra

Zgradba izvrtine

Vrtalni svedri • Za različne materiale se uporabljajo karbidni, jekleni ali diamantni svedri ter različne oblike

Drilling fluid • Drilling mud • OBM, WBM in sintetični mud • Služi za odstranjevanje ostankov vrtanja, kontrolo tlaka, hlajenje in podmazovanje • Različne gostote za vrtanje v različne materiale

Zaključek vrtanja • • Okvir Cementiranje Predrtje Montaža za produkcijo

Produkcija

Remote operated vehicle

Cevovodi za oskrbovanje s plinom

DOKAZANE NAFTNE REZERVE

ENERGETSKI KRITERIJ PROPULZIJE

KJE SE DOPUŠČAJO MOŽNOSTI ZA PRIHRANKE GORIVA V PRIHODNJOSTI? • • • izkoristek propelerja s boljšo hidravlično obliko ladje zmanjšati upor s trdnejšo in lažjo konstrukcijo ladje z napetostnimi senzorji v strukturi z večjim deležem teže v obliki koristnega tovora s prihrankom na račun še bolj gladkih omočenih površin • bolj aerodinamično obliko nadvodnega dela • z natančnejšim krmiljenjem smeri • z optimalno izbranimi režimi vožnje

ANALIZA PORABE GORIVA PRI PROPULZIJI • Optimalna potovalna hitrost ladje za prevoz nepokvarjivega tovora 12 – 14 NM • Potrošnja strmo narašča z dvigom hitrosti • Čas, v katerem pripluje ladje iz neke točke do druge ima mnogokrat večjo težo kakor potrošeno gorivo

Absolutna poraba goriva ba (kg/h) PORABA GORIVA GLEDE NA HITROST LADJE 1600 1200 skupna poraba ladje 800 poraba glavnih pogonskih mot. 400 poraba pomožnih motorjev in naprav 0 0 6 12 Hitrost ladje (vozli) 18

SPECIFIČNE PORABE GORIVA

KJE LAHKO PRIHRANIMO GORIVO? • Z računalniško podprtim minimiziranjem poti prihrani poveljnik tako gorivo kot čas, • z izbiro najugodnejše možnosti v diagramu hitrost čas z upoštevanjem hidro meteorološkega optimiziranja poti, • z računalniško minimiziranimi spremembami odklona krmila se da po navedbah literature prihraniti 1 do 2 % goriva , • s pravilno razporeditvijo tovora in balasta lahko dosežemo s stališča porabe najugodnejšo lego ladje, čeprav ta nato običajno ni najugodnejša tudi s stališča manevra ali pogojev plitve vode. Načeloma lahko z optimalno razporeditvijo tovora (krma premec) dosežemo preko 10 % prihranka goriva.

ČIŠČENJE TRUPA • • z uporabo barv, ki upočasnjujejo obraščenost omočenih površin, z uporabo barv, ki se same polirajo, z doslednim upoštevanjem tehnoloških navodil proizvajalcev barv, z izogibanjem daljših postankov v vodah, kjer je obraščanje intenzivno, z uporabo raznih water jet in podobnih naprav za podvodna čiščenja, z brezhibnostjo galvanske zaščite na trupu, z optimalno izbiro čiščenja v doku

MOŽNOSTI IZRABE ODPADNE TOPLOTE Kvaliteta goriva za ladijske motorje HFO, IFO, MDO, MGO Možnost izrabe odpadne toplote, Sankyev diagram za ladijske motorje

SPLOŠNI SANKYEV DIAGRAM

IZKORISTEK 2 t MOTORJA MODERNE LADJE Z GENERATORJEM IZPUŠNIH PLINOV

KOMBINACIJE POGONA • ZRAČNI POGON • avtomobilski ali letalski motor poganja velik zračni propeler, smisleno za manjše čolne na mirnih vodah.

KOMBINIRAN POGON DVEH DIZEL MOTORJEV • dva ali več dizel motorjev preko reduktorjev poganjajo ladijski propeler. Uporabno, ko so spremenljive potrebe po potisni moči.

KOMBINIRAN POGON DVEH DIZEL MOTORJEV IN PLINSKE TURBINE • Uporablja se, kjer gre za potrebo po velikih hitrosti, npr. vojaške fregate.

DIZEL ELEKTRIČNI IN PLINSKA TURBINA • Prednost je v optimalno porazdelitvi električne energije

PLINSKA IN PARNA TURBINA • Neizkoriščena toplota iz plinske turbine se dovede v parne turbine, tako da se izkoristek poveča preko 57%. Vsaka turbina poganja generator, ki poganja pogonsko gred ali pa je mehansko spojena na gred. Moderne potniške ladje, kot je Celebrity Cruises’ Millennium, imajo vgrajen takšen pogon. COGAS

PARNI IN PLINSKI POGON • Za razliko od pogona COGAS obstaja tu ločen sistem parne in plinske turbine. Obe ločeno ali skupno preko reduktorja poganjata ladijski vijak. Prednost je varnost pogona ter velik pospešek ladje. Uporablja se na vojaških ladjah, kot je npr. Royal Navy’s County class destroyer. COSAG

JET POGON • Ta vrsta pogona sesa vodo na prednjem delu skozi jet črpalko in jo na zadnjem delo skozi šobo izbrizga. Jet črpalka je večrotorska turbočrpalka, ki majhno količino vode sprejema in poveča njeno hitrost. Poganja plovni objekt po Newtonovem tretjem zakonu.

JET POGON

MODERNI JET POGON ZA VEČJE MOČI

PARAMETRI ZA IZBIRO POGONA • Vrtilna hitrost motorja

Daljši gib • večje koleno na gredi potrebni so bolj komplicirani odkovki ali odlitki, • večje drsne hitrosti med batom in srajčko potrebni so boljši materiali in kvalitetnejše tolerance pri srajčkah, batih in batnih obročkih, • bolj primerna oblika zgorevalnega prostora (bližje “kroglastemu” prostoru z ugodnejšim razmerjem površina/prostornina) večja toplotna obremenitev sten zgorevalnega prostora in izpušnih ventilov, • lažje doseganje večjega kompresijskega razmerja večji so maksimalni tlaki, • več prostora po višini za pretočne kanale vstopnega zraka natančnejše krmiljenje procesa ob zamenjavi plinov, • večja skupna višina motorja večji trdnostni in dilatacijski problemi • večje premočrtno gibajoče se mase večje potrebne protiuteži in večje notranje dinamične trdnostne obremenitve ohišja pri notranjem uravnoteženju, • bolj problematično uravnoteženje celotnega motorja, večje vibracije in prenos le teh na ladjo, • večji problemi zaradi torzijskih nihanj, • večji potrebni prostor za montažo in demontažo, • nekaj višje težišče in večja višina strojnice.

PARAMETRI ZA IZBIRO POGONA Srednja hitrost bata

SREDNJI EFEKTIVNI TLAK

Dejavniki vpliva na srednji efektivni tlak • visok tlak polnjenja s turbo kompresorjem • nizke vstopne temperature • čim manjši potreben presežek zraka pri polni obremenitvi v zgorevalnem prostoru, ko motor še ne kadi • dovoljena termična obremenitev srajčke valja, glave, izpušnega ventila in bata ki jo obvladajo na določenem motorju, tvorba dušikovih oksidov in saj pri polni obremenitvi. • razen s količino goriva in predvbrizgom se lahko vpliva še s hitrostjo zgorevanja, ki pa je močno povezana s sistemom razprševanja pri vbrizgavanju ter seveda s tlakom po kompresiji – batni obročki

MAX TLAK IZGOREVANJA

KRITERIJ OBRATOVALNIH POGOJEV- NIZKE OBREMENITVE • če bo ladja delala pogosto pri majhnih obremenitvah, je dizelski pogon primernejši od turbinskega, vendar le s stališča izkoristka, ne pa tudi trajnosti • če bo dizelski motor delal pretežno pri delnih obremenitvah, mora imeti naslednje: • dodatno puhalo kompresor za nizke vrtljaje • počasni razpršilec (“SLOW DIZO”) • časovno krmiljeno vbrizgavanje (VIT) ali common rail pri najsodobnejših izvedbah • elektronsko krmiljeno mazanje srajčke valja • po možnosti elektronsko krmiljeno vrtilno hitrost črpalk , • sistem mora biti zasnovan avto regulativno tako, da posamezni sklopi delujejo optimalno samostojno in da polja optimalnega delovanja sovpadajo oziroma se prekrivajo, torej da ni optimalna le neka obratovalna točka, ampak so razmere dovolj ugodne v čim širšem območju polja okoli nje.

VPLIV OBREMENITVE NA IZKORISTEK 50 Indi cirani dvotaktni dizelski motor 40 izkori stek (%) plinska turbina 20 10 0 20 40 obremenitev (%) 60 80 100

VPLIV VELIKOSTI VALJA NA IZKORISTEK

PROSTOR ZA PROPULZIJSKE STROJE • • Trajekti, vojaške ladje, podmornice, . . . Manj prostora za tovor 60 ltr po k. W za 2 T 30 ltr po k. W za 4 T motor

MASE POGONA • Pogonski stroj: počasni dvotaktni pogonski dizelski motorji: 45 kg/k. W srednje hitri pogonski dizelski motorji: 15 kg/k. W • Strojnica: pri počasnih LDM 90… 100 kg/k. W pri srednje hitrih LDM 70… 80 kg/k. W. • Če vgradimo srednje hitre motorje, bodo ti sicer bistveno lažji, kar trikrat pri isti moči, a skupna teža strojnice zaradi reduktorja in pomožnih naprav, ki morajo za enako moč biti dimenzionirane podobno, ne bo bistveno lažja, le kakšnih 20 %.

KRITERIJ UPORABNOSTI MOTORJA • • kriterij s stališča obsega potrebnega vzdrževanja (pri novih konstrukcijah motorjev in starih motorjih je lahko bistveno različen), kriterij s stališča zanesljivosti kriterij s stališča oskrbe z nadomestnimi deli (najboljše bi bilo imeti v ladjarskem podjetju le en tip motorjev) možnost pravočasnega ugotavljanja (diagnosticiranja) napak ali obrabe in planiranja vzdrževanja (inteligentni motor), možnost zmanjšanja potrebne posadke izboljšanje življenjskih in delovnih pogojev (hrup, vročina v strojnici) stabilnost karakteristike pogonskega stroja pri spremembah zunanje obremenitve

PRIMERJALNA OCENA RAZNIH VRST POGONOV