Інструментарій прогнозування та оптимізації параметра налаштування малообертового двигуна при проектуванні судна з кайтом

Abstract

The developed simulation (stochastic) mathematical model for calculating fuel consumption of the main low-speed engine of a transport ship with a kite is proposed. The peculiarity of the model is the use of a number of initial probabilistic quantities such as wave height, wind speed, in the form of inverse integral distribution functions of their values. This makes it possible, using a generator of uniformly distributed pseudo-random numbers, to compute the arrays of possible values of the total fuel consumption of the main engine for the entire future operation and to determine the expected value of consumption. Such a simulation model with a pseudo-random number generator serves as a tool for comparing the fuel consumption of the alternative main engines, differing in the value of the “internal combustion engine – turbocharger” matching parameter. The minimum value of the total fuel consumption corresponds to the optimum value of the matching parameter.Due to the simulation mathematical model, the influence of the “internal combustion engine – turbocharger” matching parameter on the total fuel consumption for the 25-year operation period of the tanker with a deadweight of 26,470 t is investigated with the help of a computer. Its propulsion is provided by the 6S50ME-C7 engine and SkySails 640 m2 kite switched if the winds are favorable. It is found that the optimum matching parameter corresponds to a point on the propeller curve of the engine with a load coordinate of 60.5 % of the rated value. This refers to a round transatlantic voyage in the Northern Atlantic, mainly in temperate latitudes, with prevailing westerlies and northeast trade winds. Fuel economy in the liner shipping at speeds of about 13.5 knots for these conditions due to the use of the kite is 21 %, from the optimization of the mentioned parameter 3.4 % and in general 24.4 %. At the price of fuel for ship diesel engines of USD 322/ton, the expected value of fuel consumption reduction for the medium-range tanker for the specified period is USD 2,029.000 or USD 81,000/year.Исследуется влияние параметра согласования «двигатель внутреннего сгорания – турбокомпрессор» на расход топлива за срок службы судна с помощью имитационной математической модели. Установлено, что для танкера с двигателем 6S50ME-C7 и кайтом площадью 640 м2 оптимальный параметр соответствует точке согласования на винтовой характеристике двигателя с координатой по нагрузке 60,5 % от номинальной. Экономия топлива от оптимизации на стадии проектирования судна составит за срок эксплуатации на рейсовой линии в Северной Атлантике около 3 %Досліджується вплив параметра узгодження «двигун внутрішнього згоряння – турбокомпресор» на витрату палива за строк служби судна за допомогою імітаційної математичної моделі. Встановлено, що для танкера з двигуном 6S50ME-C7 і кайтом 640 м2 оптимальний параметр відповідає точці узгодження на гвинтовій характеристиці двигуна з координатою по навантаженню 60,5 % від номінального. Економія палива від оптимізації на стадії проектування судна становитиме за строк експлуатації на рейсовій лінії в Північній Атлантиці близько 3