name: Снижение негативного влияния систем охлаждения судовых энергетических установок на морскую среду
keyword_list: интегральный показатель система охлаждения судно судовая энергетическая установка
abstract: Актуальность темы исследования. Наблюдающаяся тенденция увеличения перевозок морским и речным транспортом предусматривает увеличение количества судов и их совершенствование. Программа Российской Федерации «Развитие транспортной системы» (Постановление Правительства РФ от 31 марта 2020 г. № 398) предусматривает создание новых судов и развитие соответствующей инфраструктуры. При этом неизбежно возрастает влияние судов и их энергетических установок на окружающую среду.
  В Международном кодексе по управлению безопасностью [1] в качестве одной из его основных  целей  четко указывается на необходимость исключения нанесения ущерба морской среде. Данный документ введен в виде девятой главы в Международную Конвенцию СОЛАС (SOLAS-74) [2]. Требования по предотвращению загрязнения с судов сформулированы также в Международной конвенции МАРПОЛ 73/78 [3]. В РФ на базе этих документов разработана соответствующая система национальных руководящих документов.
  В настоящее время наибольшее распространение на судах получили дизельные энергетические установки [4], обладающие высокой надежностью и эффективностью эксплуатации. Для морских платформ данный тип двигателей также достаточно распространен. Важнейшим элементом дизельных установок является система охлаждения. Наиболее широкое распространение получили разомкнутые двухконтурные системы охлаждения, предусматривающие потребление забортной воды, которое зачастую является весьма  значительным.
  	Целью исследования является научно-техническое обоснование целесообразности и возможности широкого внедрения в практику судостроения СЭУ с системами охлаждения, минимизирующими отрицательное влияния на морскую среду, а в идеале – полностью исключающими это влияние. 
  Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие научно-технические задачи исследования: 
  1. Определение  тенденций изменения состояния морской среды и  уточнение механизма негативного влияния систем охлаждения СЭУ забортной водой. 
  2. Определение возможных путей уменьшения приема забортной воды и, на этой основе, снижение негативного  влияния на морскую среду и  повышение энергоэффективности широко используемых в настоящее время разомкнутых систем охлаждения СЭУ.
  3.Экспериментальное моделирование и определение показателей эффективности замкнутой системы охлаждения СЭУ, полностью исключающей прием забортной воды. 
  4. Разработка интегрального показателя эффективности систем охлаждения, учитывающего кроме технических факторов, фактор  негативного влияния на морскую среду, а также сопоставление на этой основе различных вариантов систем охлаждения СЭУ.
  Объектом исследования являются теплогидравлические процессы во взаимосвязи с процессами отрицательного влияния на морскую среду систем охлаждения СЭУ.
  Предметом исследования являются характеризующие  систему охлаждения показатели эффективности теплоотвода, водопотребления системы и связанные с этим показатели энергоэффективности системы и наносимого отрицательно влияния на морскую среду. 
  Научная новизна полученных результатов состоит в следующем:
  1. Уточнены механизм отрицательного влияния на морскую среду широко распространенных разомкнутых систем охлаждения СЭУ и эффективность существующих защитных устройств. Установлено, что во многих случаях они имеют недостаточную эффективность.
  2. Показано, что использование в системе регулируемых приводов насосов забортной воды, учитывающих изменяющиеся загрузку СЭУ и температуру забортной воды, является эффективным средством снижения отрицательного влияния на морскую среду. Эффективным средством так же является применение водоопреснительных утилизационных установок. При этом дополнительное водопотребление такой установкой в 15…30 раз меньше  достигаемого снижения приема системой охлаждения забортной воды.
  3. На основании проведенных  экспериментальных исследований  получены соответствующие показатели и новые обобщающие зависимости, описывающие эффективность теплогидравлических процессов применительно к случаю использования замкнутых систем охлаждения СЭУ.
  4. Применительно к системам охлаждения СЭУ и с учетом особенностей их эксплуатации получил дальнейшее развитие метод оценки ущерба, наносимого морской среде.
  5. Получил дальнейшее развитие метод интегральной оценки и сравнения эффективности различных систем охлаждения СЭУ, обеспечивающий сопоставление влияния различных факторов, включая фактор негативного влияния на морскую среду, и выбор для судна наилучшего варианта системы охлаждения. 
  6. Уточнено, что фактор негативного влияния на морскую среду зависит от района эксплуатации судна и может быть весьма весомым, определяя необходимость перехода на замкнутые схемы систем. Для  ряда морских районов, например северных морей, разомкнутые системы охлаждения СЭУ имеют интегральные  показатели, сопоставимые с показателями замкнутых систем охлаждения, практически полностью исключающими негативное влияние на морскую среду. 
  Теоретическая и практическая значимость работы. Применительно к системам охлаждения СЭУ получили дальнейшее развитие и уточнение теоретические вопросы, связанные механизмом отрицательного  влияния на морскую среду и возможными направлениями его минимизации. Определены показатели и обобщающие уравнения, описывающие эффективность теплоотвода замкнутых систем охлаждения, обеспечивающие выполнение необходимых теплотехнических расчетов. 
  Практическая значимость работы состоит в том, что на основе проведенных исследований разработана научно обоснованная методика оценки эффективности систем охлаждения энергоустановок, учитывающая фактор негативного влияния на морскую среду и позволяющая сопоставить различные варианты систем, с целью выбора наилучшего. Это дает возможность более широкого внедрения систем охлаждения, минимизирующих или полностью исключающих негативное воздействие на морскую среду, что обозначено в требованиях МКУБ. Кроме этого, обеспечивается сопоставление вариантов систем по энергоэффективности, требования к которой представлены в 4-й главе «Правила энергоэффективности  для судов» приложения VI международной конвенции МАРПОЛ 73/78.
  Положения, выносимые на защиту:
  1. Уточненный механизм отрицательного влияния широко используемых в настоящее время разомкнутых систем охлаждения СЭУ на морскую среду, а также возможные пути снижения такого влияния.
  2. Результаты экспериментального исследования эффективности теплоотвода замкнутых систем охлаждения и соответствующие обобщающие аналитические зависимости.
  3. Метод оценки ущерба, наносимого морской среде вследствие эксплуатации разомкнутыми системами охлаждения, с учетом параметров их функционирования и состояния морской среды.
  4. Результаты интегральной оценки эффективности различных вариантов построения систем охлаждения СЭУ, анализа влияния различных факторов, включая фактор негативного влияния на морскую среду, и на этой основе сопоставления  различных вариантов систем охлаждения, с целью выбора наилучшего.
  Реализация результатов работы: Результаты исследований внедрены на предприятиях ОАО «Югрефтрансфлот» и ООО «Фарватер – С», а также используются в учебном процессе Морского института Севастопольского государственного университета.
  Работа выполнена в Федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего образования «Севастопольский государственный университет»
  Официальные оппоненты:
  Драгомиров Сергей Григорьевич – доктор технических наук, профессор, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Волгоградский государственный университет»
  Мельник Олеся Владимировка – кандидат технических наук, доцент, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждении высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова»
  Ведущая организация:
  Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Астраханский государственный технический университет», г. Астрахань.
  Научный руководитель: доктор технических наук, доцент Бурков Дмитрий Валериевич, директор Морского института ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет».
  Основное содержание исследования отражено в работах, опубликованных автором в ведущих специализированных рецензируемых научных журналах и изданиях.
  К наиболее значительным работам относятся следующие:
  1. Федоровская, Н.К. Оптимизация температур двухконтурной замкнутой системы охлаждения судовой энергетической установки / Н. К. Федоровская, К. Ю. Федоровский // Научные проблемы водного транспорта. – 2020. – № 62. – С. 175-183 
  2. Федоровская, Н. К. Повышение экологической безопасности систем охлаждения судовых энергетических установок за счет утилизации теплоты / Н. К. Федоровская // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. – 2020. – Т. 12. – № 5. – С. 926-934.   
  3. Федоровская, Н.К. Механизм отрицательного антропогенного воздействия систем охлаждения СЭУ / К. Ю. Федоровский, Н. К. Федоровская, В. В. Ениватов // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. – 2020. – Т. 12. – № 6. – С. 1068-1077 
  4. Федоровская, Н. К. Оценка эффективности систем охлаждения судовых энергетических установок с учетом экологического фактора / Н. К. Федоровская, К.Ю. Федоровский // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. – 2021. – Т. 13. – № 4. – С. 559-
  5. Федоровский, К. Ю. Замкнутые системы охлаждения судовых энергетических установок / К. Ю. Федоровский, Н. К. Федоровская. – Москва: Вузовский учебник, 2017. – 160 с. – ISBN 9785955805580  
  6. Fedorovskiy, K. Heat transfer of flooded impact jets / K. Fedorovskiy, N. Fedorovskaya, D. Burkov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering : International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment 2019. – 2020. – P. 044086. – doi: 10.1088/1757-899X/709/4/044086  
  7. Fedorovskaya, N. Application of the environmentally safe operating schemes to the cooling systems of ship power plant / K. Fedorovsky, N. Fedorovskaya, V. Enivatov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2020. – P. 012089. – doi:10.1088/1757-899X/1001/1/012089
chairman_dissertation_council.name: Сергей
chairman_dissertation_council.surname: Барышников
chairman_dissertation_council.patronymic: Олегович
chairman_dissertation_council.position: Ректор
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: B-6474-2017
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 57192939214
chairman_dissertation_council.rinc_id: 585455
chairman_dissertation_council.url: https://orcid.org/0000-0001-6377-5581
chairman_dissertation_council.orcid: 0000-0001-6377-5581
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Сергей
organization_supervisor.surname: Барышников
organization_supervisor.patronymic: Олегович
organization_supervisor.position: Ректор
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 87.26.02
rubrics.name: Общие проблемы
rubrics.code: 73.34.61
rubrics.name: Эксплуатация флота, организация и технология перевозок на водном транспорте
rubrics.code: 73.34.35
rubrics.name: Техническая эксплуатация судна
oecds.code: 02.01.YR
oecds.name: TRANSPORTATION SCIENCE & TECHNOLOGY
speciality_codes.name: Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)
speciality_codes.code: 2.5.20.
supervisors.fio: Бурков Д.В.
supervisors.scientific_degree: Кандидат технических наук
supervisors.speciality_code: Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Драгомиров С.Г.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Тепловые двигатели
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Мельник О.В.
opponents.scientific_degree: Кандидат технических наук
opponents.speciality_code: Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ФГБОУ ВО "ГУМРФ ИМЕНИ АДМИРАЛА С.О. МАКАРОВА"
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С.О. МАКАРОВА"
protection_organization.ogrn: 1037811048989
protection_organization.supervisor_name: СЕРГЕЙ
protection_organization.supervisor_surname: БАРЫШНИКОВ
protection_organization.supervisor_patronymic: ОЛЕГОВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Федеральное агентство морского и речного транспорта
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ФГБОУ ВО "ГУМРФ ИМЕНИ АДМИРАЛА С.О. МАКАРОВА"
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С.О. МАКАРОВА"
author_organization.ogrn: 1037811048989
author_organization.supervisor_name: СЕРГЕЙ
author_organization.supervisor_surname: БАРЫШНИКОВ
author_organization.supervisor_patronymic: ОЛЕГОВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Федеральное агентство морского и речного транспорта
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения