Эскизное проектирование и модернизация судовых энергетических установок. Часть 2

А.Л. КИРЮХИН
С.В. МАКСИМОВ
С.И. ТОЛСТОЙ
П.В. ЧЕРПИТА
ЭСКИЗНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 
И МОДЕРНИЗАЦИЯ СУДОВЫХ 
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
ЧАСТЬ 2
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТИПА И СХЕМЫ, 
АНАЛИЗ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ГЛАВНЫХ 
СУДОВЫХ ДВИГАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Под редакцией кандидата технических наук, доцента В.В. Кузнецова
Москва
ИНФРА-М
2025

УДК 629.5.06(075.8)
ББК 39.455я73
 
К43
Р е ц е н з е н т:
В.Т. Матвеенко, доктор технических наук, профессор
Р е д а к т о р:
В.В. Кузнецов, кандидат технических наук, доцент
Кирюхин А.Л.
К43  
Эскизное проектирование и модернизация судовых энергетических 
установок. Часть 2. Обоснование выбора типа и схемы, анализ режимов 
работы главных судовых двигательных установок : учебное пособие / 
А.Л. Кирюхин, С.В. Максимов, С.И. Толстой, П.В. Черпита ; под ред. 
канд. техн. наук, доц. В.В. Кузнецова. — Москва : ИНФРА-М, 2025. — 
312 с. — (Военное образование). 
ISBN 978-5-16-020088-0 (print)
ISBN 978-5-16-112640-0 (online)
Во второй части учебного пособия изложены положения по выбору 
основных элементов главных судовых двигательных установок при эскизном проектировании и модернизации судовых энергетических установок 
(СЭУ), анализу их режимов работы. Обобщены технические мероприятия 
по реализации требований международных конвенций и национальных 
нормативных документов к экологической безопасности и энергоэффективности главных судовых двигательных установок. Приведены конструктивные особенности, технические характеристики, программы выпуска 
моделей судовых дизелей, зубчатых передач и элементов валопроводов. 
Систематизированы направления развития главных двигательных установок морских транспортных судов.
Учитывает действующие национальные и международные нормативные 
документы по эскизному проектированию СЭУ и разработано на основе 
опыта подготовки судовых инженеров-механиков в Черноморском высшем военно-морском училище имени П.С. Нахимова. Разработано в соответствии с актуальными требованиями федеральных государственных 
стандартов образования и Международной конвенции ПДНВ-78/95 с учетом Манильских поправок 2010 года.
Предназначено для студентов специальности «Эксплуатация судовых 
энергетических установок» уровня управления, стандарт компетентности 
А-ІІІ/2 «Международной конвенции о подготовке и дипломировании моряков и несении вахты 1978 года» (ПДНВ-78/95).
УДК 629.5.06(075.8)
ББК 39.455я73
Данная книга доступна в цветном  
исполнении 
в электронно-библиотечной системе Znanium
ISBN 978-5-16-020088-0 (print)
ISBN 978-5-16-112640-0 (online)
© Кирюхин А.Л., Максимов С.В., 
Толстой С.И., Черпита П.В., 2024

Принятые сокращения
АГД — автономная группа движения
АДГ — аварийный дизель-генератор
ВГ — валогенератор
ВОД — высокооборотный дизель
ВП — валопровод
ВРШ — винт регулируемого шага
ВФШ — винт фиксированного шага
ГД — главный двигатель
ГЭД — гребной электродвигатель
ГСДУ — главная судовая двигательная установка
ДВС — двигатель внутреннего сгорания
ДГ — дизель-генератор
ДРА — дизель-редукторный агрегат
ИМО (IMO) — Международная морская организация
КПД — коэффициент полезного действия
МАРПОЛ-73/78 — Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов 1973 г., измененная протоколом 1978 г. 
к ней
МИШ — механизм изменения шага
МО — машинное отделение
МОД — малооборотный дизель
ПДНВ-78/95 — Международная конвенция о подготовке и дипломировании моряков и несении вахты 1978 г. с изменениями 
1995 г.
ПК — пропульсивный комплекс
ПУ — пропульсивная установка
ПТУ — паротурбинная установка
СДУ — судовая дизельная установка
СОД — среднеоборотный дизель
СПК — судно на подводных крыльях
СЭС — судовая электростанция
СЭУ — судовая энергетическая установка
ТГ — турбогенератор
ISO — Международная организация по стандартизации
HFO — тяжелое остаточное топливо
LNG — сжиженный природный газ
LPG — сжиженный нефтяной газ
MDO — дистиллятное топливо
3

MGO — высококачественное дистиллятное топливо
MANES — MAN —  
энергетические решения
Ro-Ro — накатное судно
TEU — стандартный транспортный контейнер (20-футовый)
4

Принятые обозначения
В — ширина судна
сm — средняя скорость поршня
Dв — диаметр винта
Gч — часовой расход топлива
е
g  — удельный эффективный расход топлива
gч — удельный часовой расход топлива
Н — шаг винта
Нб — высота борта судна
H/Dв — шаговое отношение винта
s
h  — глубина погружения оси винта
L — длина судна по конструктивную ватерлинию
Мкр — крутящий момент
е
N  — эффективная мощность двигателя
Neсум — суммарная эффективная мощность ГСД
p
N  — мощность, подводимая к гребному винту
R
N  — буксировочная мощность
nд — частота вращения двигателя
nв — частота вращения гребного винта
Р — упор винта
рmе — среднее эффективное давление
Qн — низшая теплотворная способность топлива
R — сопротивление движению судна (буксировочное
T — осадка судна
V — объемное водоизмещение судна
vs — скорость судна
zр — количество гребных винтов
η — пропульсивный коэффициент
в
η  — КПД валопровода
ηр — КПД винта
п
η  — КПД передачи
ηе — эффективный КПД
5

Глава 1. 
ВЫБОР ТИПА ГЛАВНОЙ СУДОВОЙ 
ДВИГАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
1.1. НАЗНАЧЕНИЕ, СОСТАВ И КЛАССИФИКАЦИЯ
СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
Судовая энергетическая установка —  
это сложный комплекс 
функцио 
нально взаимосвязанных элемен 
тов энергетического оборудования, машин, механизмов, аппаратов и устройств, предназначенных для производства, трансформирования, передачи и использования различных видов энергии, необходимых для обеспечения 
всех судовых нужд [1].
Судовые энергетические установки (СЭУ) могут иметь множество комбинаций разных типов, размеров и вариантов расположения их элемен 
 
тов, взаимосвязанных непрерывно осуществляемыми процессами преобразования, передачи и перераспределения 
разных видов энергии. Однако в составе большинства СЭУ можно 
выделить основные элемен 
ты (группы элемен 
тов), которые выполняют в процессе их работы определенные и одинаковые функции.
1. Главная двигательная установка, которая обеспечивает движение (ходкость) судна и состоит из одной или нескольких автономных групп движения (АГД) в соответствии с количеством установленных на судне движителей (винтов).
В состав главной судовой двигательной установки (ГСДУ) 
входят (рис. 1.1):
а) главный двигатель (ГД) 1 (один или несколько) с обслуживающими системами, механизмами и устройствами, включая средства 
управления и контроля;
б) передача мощности 2 с обслуживающими системами и устройствами, которая осуществляет механическую, гидравлическую 
или электрическую связь главного двигателя (ГД) с потребителем 
энергии —  
движителем. В зависимости от типа она предназначена 
для изменения величины (преобразования) крутящего момента 
двигателя (за счет изменения частоты вращения) при его передаче 
движителю, для суммирования мощности нескольких двигателей 
с одновременным преобразованием крутящего момента, а в ряде 
случаев —  
и для изменения направления вращения (реверса) движителя при неизменном направлении вращения вала двигателя;
6

в) валопровод (ВП) 3, который передает крутящий момент 
от передачи к движителю. Его использование обусловлено значительностью расстояний между двигателями, чаще всего устанавливаемыми в районе центра масс судна, и движителями (гребными 
винтами).
10
9
8
7
6
4
5
3
2
1
Рис. 1.1.  
Общий вид главной судовой двигательной установки 
со среднеоборотным дизельным двигателем [2]
Основные элемен 
ты валопровода:
 
• промежуточный, упорный и гребной валы, которые передают 
крутящий момент движителю;
 
• главный упорный (опорно-упорный) подшипник, который воспринимает переданный от движителя упор и передает его корпусу судна;
 
• опорный подшипник, который обеспечивает восприятие радиальной нагрузки вала и центровку валопровода;
 
• переборочный сальник, который обеспечивает уплотнение валопровода в местах прохода через водонепроницаемые переборки;
 
• тормоз валопровода, который предназначен для его стопорения 
при парциальной работе многовальной установки, при букси7

ровке судна или при проведении технологических операций 
с пропульсивным комплексом;
 
• дейдвудное устройство, которое обеспечивает поддержание 
и уплотнение валопровода в месте выхода его из корпуса судна;
 
• гребной вал;
г) движитель 4, который превращает подведенную к нему мощность главного двигателя в работу осевой силы —  
упора, переданного корпусу судна для обеспечения его движения. Наиболее широко применяются гребные винты фиксированного (ВФШ) и регулируемого (ВРШ) шага, в ряде случаев используются водометные 
и крыльчатые движители, винто-рулевые колонки и воздушные 
винты.
2. Электроэнергетическая система, которая вырабатывает 
электрическую энергию и распределяет ее по потребителям. В ее 
состав входят дизель-генераторы (газо- и паротурбогенераторы) 
и валогенераторы 5 с обслуживающими их системами, средствами 
управления и контроля, а также средствами распределения и преобразования энергии.
3. Вспомогательная установка, которая представляет собой 
комплексы, предназначенные для обеспечения ГСДУ и удовлетворения энергетических потребностей общесудовых потребителей. 
В состав вспомогательной установки входят компрессоры, котлы, 
холодильные и опреснительные установки, кондиционеры, вентиляторы, насосы и другое оборудование.
Элемен 
ты СЭУ объединяются в единый энергетический комплекс судна при помощи систем судовой энергетической установки.
Системой СЭУ называется совокупность трубопроводов, механизмов, аппаратов, устройств, приборов и емкостей, предназначенных для обеспечения выполнения судовой энергетической установкой определенных функций [1].
Назначение топливной системы состоит в приеме, хранении, выдаче, перекачивании, очистке, подогреве и подводе топлива к дизельным, газотурбинным двигателям и котлам.
Масляная система предназначена для обеспечения приема, выдачи, хранения, очистки и подачи масла для смазки и охлаждения 
машин и механизмов.
Система охлаждения предназначена для подвода теплоотводящих сред на охлаждение механизмов, устройств, рабочих сред 
в теплообменных аппаратах СЭУ.
Система сжатого воздуха предназначена для обеспечения СЭУ 
и судна сжатым воздухом необходимых параметров для пуска и реверса главных дизелей, пуска вспомогательных двигателей, работы 
8

систем автоматики и управления, продувки кингстонов, обеспечения хозяйственных нужд.
Конденсатно-питательная система предназначена для отбора 
конденсата из главного и вспомогательных конденсаторов, приема, 
передачи, хранения и подачи питательной воды к паропроизводящим установкам и агрегатам, а также к органам регулирования 
и управления.
Паровые системы предназначены для подвода перегретого 
или насыщенного пара от паропроизводящих установок и агрегатов 
к главным паровым турбинам и вспомогательным механизмам, аппаратам и оборудованию, а также отвод отработанного пара к теплообменным аппаратам.
Системы воздухоснабжения предназначены для очистки и подачи в двигатели и котлы воздуха, необходимого для сжигания 
топлива и охлаждения двигателей.
Газоотводные системы отводят отработанные газы от двигателей и котлов.
Для того чтобы ГСДУ проектируемых морских судов отвечали требованиям Приложения VI к «Международной конвенции 
по предотвращению загрязнения с судов 1973 г.» (МАРПОЛ-73/78) 
[3], газоотводные системы оборудуются техническими средствами 
ограничения эмиссии таких вредных компонентов выпускных газов, 
как оксиды серы (SOx) и азота (NOx), твердые частицы (сажа).
В устройствах селективной каталитической очистки 7 (см. 
рис. 1.1) отработанные газы смешиваются с водным раствором мочевины, который в зоне реакции разлагается с образованием аммиака, вступающего во взаимодействие с оксидом азота с последующим выделением безопасных продуктов —  
азота и водяного пара 
(рис. 1.2).
О2
H2O
NO
Catalyst
N2
NH3
4N2 + 6H2O
4NO + 4NH3 + O2
Рис. 1.2.  
Химическая реакция в катализаторе
9

Учитывая ограниченный диапазон температур газов, в пределах 
которого обеспечивается эффективное функционирование такого 
SCR-реактора в составе ГСДУ с среднеоборотным дизельным двигателем, устройство 7 (см. рис. 1.1) размещают за турбиной газотурбонагнетателя (ГТН). В ГСДУ с малооборотными дизелями SCRреактор располагают до ГТН. Следует отметить, что для судов, 
эксплуатирующихся в зонах ЕСА [4], применение систем селективной каталитической очистки —  
это единственная реализуемая на настоящее время технология соблюдения условий правил 
Tier III при использовании традиционных топлив (рис. 1.3).
Достаточно простым способом приведения содержания сернистых соединений в отработанных газах к существующим нормам, 
наряду с применением низкосернистых топлив, является их очистка 
при помощи скрубберных технологий. В скруббере 10 и в искрогасителях глушителя 9 (см. рис. 1.1) происходит тепломассообмен 
между отработанными газами и морской водой, которая распыливается в противоток газам. Оксиды серы и взвешенные твердые 
частицы поглощаются морской водой, которая затем очищается 
и нейтрализуется в гидроциклоне и сепараторе. Очищенная вода 
смешивается с водой циркуляционной системы и отводится за борт.
EGR
рециркуляция 
отр. газов
SCR
селективная 
каталит. 
очистка
Двухтопливные 
ДВС
(газ)
Ограничение 
температуры 
горения
0
10
20
IMO Tier II
30
40
NOx ограничение, %
50
60
70
80
IMO Tier III ECA
Достижимое
Потенциал использования дополнительных мероприятий
Рис. 1.3.  
Потенциал технологий ограничения эмиссии NOx [2]
10