RU2828506C1 - Ship with helicopter system - Google Patents

Ship with helicopter system Download PDF

Info

Publication number
RU2828506C1
RU2828506C1 RU2024109471A RU2024109471A RU2828506C1 RU 2828506 C1 RU2828506 C1 RU 2828506C1 RU 2024109471 A RU2024109471 A RU 2024109471A RU 2024109471 A RU2024109471 A RU 2024109471A RU 2828506 C1 RU2828506 C1 RU 2828506C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
helicopter
gas turbine
emergency
ship
electric
Prior art date
Application number
RU2024109471A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Константинович Безюков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова"
Application granted granted Critical
Publication of RU2828506C1 publication Critical patent/RU2828506C1/en

Links

Abstract

FIELD: shipbuilding.
SUBSTANCE: invention relates to ship building, particularly, placement of helicopter pads, hangars and electric power system equipment on ships. Ship with helicopter system comprises hull, on the deck of which is located a superstructure or deckhouse, helicopter hangar connected to it, take-off and landing helipad and electric power system with standby and emergency power generators. Standby and emergency electric generators are arranged in ship superstructure in premises adjacent to helicopter hangar, and electric generators are driven by gas turbine engines (GTE) using helicopter fuel, fuel tanks and ship helicopter equipment. At that, as the backup electric generator drive, the converted helicopter cruise GTE is used, and the converted auxiliary aviation GTE is used as the emergency electric generator drive, wherein gas turbine engines are similar to those used on ship-based helicopter.
EFFECT: simplification of ship operation.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области судо- и кораблестроения, преимущественно к размещению на судах (кораблях) вертолетных площадок, ангаров и оборудования вертолетных и электроэнергетических систем.The invention relates to the field of shipbuilding and boatbuilding, primarily to the placement of helicopter pads, hangars and equipment for helicopter and electric power systems on ships.

Известен ледокол-спасатель по пат. РФ № 155216, МПК B63B 35/08, B63B 35/00, опубл. 2015 г., выполненный в виде однокорпусного судна со смещенной в нос многоярусной надстройкой. В корме судна размещена взлетно-посадочная вертолетная площадка и сопряженная с ней надстройка, в которой оборудован ангар для вертолета.An icebreaker-rescuer is known under patent RF No. 155216, IPC B63B 35/08, B63B 35/00, published 2015, made in the form of a single-hull vessel with a multi-tiered superstructure shifted to the bow. At the stern of the vessel there is a takeoff and landing helicopter pad and a superstructure connected to it, in which a hangar for a helicopter is equipped.

Известны многофункциональные аварийно-спасательные суда проекта MPSV07 (журнал «Судостроение», №1, 2009 г., стр. 12), например, судно «Эсвакт Аврора», а также «Судно-спасатель» по патенту РФ № 42999, оснащенные вертолетными комплексами.Multifunctional emergency rescue vessels of the MPSV07 project are known (magazine “Shipbuilding”, No. 1, 2009, p. 12), for example, the vessel “Esvakt Aurora”, as well as the “Rescue vessel” under Russian patent No. 42999, equipped with helicopter systems.

Известно научно-экспедиционное судно с вертолетной площадкой и вертолетным ангаром по пат. РФ № 215369, мпк B63B 35/50, опубл. 12.12.2022, включающее корпус с ледовыми обводами и усилениями, надстройку, вертолетную площадку, вертолетный ангар, энергетическую установку с выхлопной системой, выполненной в виде шахты с выхлопными трубами и размещенной побортно, при этом выхлопные трубы размещены вдоль вертолетного ангара.A research and expedition vessel with a helipad and a helicopter hangar is known according to Russian patent No. 215369, IPC B63B 35/50, published on 12/12/2022, including a hull with ice contours and reinforcements, a superstructure, a helipad, a helicopter hangar, a power plant with an exhaust system made in the form of a shaft with exhaust pipes and located on the sides, while the exhaust pipes are located along the helicopter hangar.

Известны атомные ледоколы проекта 22220, энергетическая установка которых имеет в своем составе атомную паропроизводящую установку (АППУ) на базе двух водо-водяных ядерных реакторах типа РИТМ-200, паротурбинные установки ПТУ-72, гребные электродвигатели, вспомогательные паротурбогенераторы (Универсальные атомные ледоколы проекта 22220. Электронный ресурс: https://www.rosatomflot.ru/flot/universalnyy-atomnyy-ledokol-proekta-22220/ysclid=ltzlcp5qk4810572055. Дата обращения 06.03.2024). Для обеспечения эффективной и безопасной эксплуатации главной энергетической установки и судна в целом в качестве резервных источников электроэнергии используются два дизель-генератора (ДГ) Wartsila 6L26W мощностью 2040 кВт, а в качестве аварийных - три дизель-генератора АДГ-200-А-А2-МПС на базе дизельного двигателя BF6M1015MC Deutz и генератора HCM434E1 Stamford мощностью по 200 кВт каждый (см. Электронный ресурс: https://paluba.media/news/31214. Дата обращения 06.03.2024).There are nuclear icebreakers of Project 22220, the power plant of which includes a nuclear steam generating plant (NSGP) based on two water-cooled nuclear reactors of the RITM-200 type, steam turbine units PTU-72, propulsion electric motors, auxiliary steam turbine generators (Universal nuclear icebreakers of Project 22220. Electronic resource: https://www.rosatomflot.ru/flot/universalnyy-atomnyy-ledokol-proekta-22220/ysclid=ltzlcp5qk4810572055. Date of access 06.03.2024). To ensure efficient and safe operation of the main power plant and the vessel as a whole, two Wartsila 6L26W diesel generators (DG) with a capacity of 2040 kW are used as backup power sources, and three ADG-200-A-A2-MPS diesel generators based on a BF6M1015MC Deutz diesel engine and an HCM434E1 Stamford generator with a capacity of 200 kW each are used as emergency sources (see Electronic resource: https://paluba.media/news/31214. Date of access 06.03.2024).

Недостатками известного технического решения являются высокие массо-габаритные показатели входящей в ледокол энергетической системы и уровень вибраций, плохие пусковые свойства дизельных двигателей резервных и аварийных источников электроэнергии особенно при низких температурах атмосферного воздуха. Поэтому дизельные двигатели резервной и/или аварийной электростанций должны находиться в горячем состояния для обеспечения их быстрого запуска, для чего по их системам охлаждения прокачивается горячая жидкость.The disadvantages of the known technical solution are the high weight and size parameters of the icebreaker's power system and the vibration level, poor starting properties of diesel engines of reserve and emergency power sources, especially at low temperatures of the atmospheric air. Therefore, diesel engines of reserve and/or emergency power plants must be hot to ensure their rapid start, for which purpose hot liquid is pumped through their cooling systems.

Общим недостатком указанных аналогов является конструктивная и функциональная разобщенность их вертолетного комплекса (вертолетов, площадки, ангара, маршевых и вспомогательных газотурбинных двигателей вертолетов и другого оборудования) и двигателей резервных и аварийных электростанций.A common drawback of these analogues is the design and functional disunity of their helicopter complex (helicopters, platform, hangar, cruise and auxiliary gas turbine engines of helicopters and other equipment) and engines of backup and emergency power plants.

В результате на судах используется многообразие типов тепловых двигателей: дизельные двигатели привода резервного и аварийного генераторов судна; газотурбинные двигатели вертолетов и т.д. При этом каждому типу тепловых двигателей соответствуют свои виды топлива, масла и смазки. Поэтому для обеспечения работы дизельных и газотурбинных двигателей должны быть предусмотрены разные топливные и масляные цистерны, насосы, трубопроводы, трубопроводная арматура, средства контроля и управления, системы диагностирования.As a result, a variety of types of thermal engines are used on ships: diesel engines for the drive of the ship's reserve and emergency generators; gas turbine engines of helicopters, etc. At the same time, each type of thermal engine has its own types of fuel, oil and lubricant. Therefore, to ensure the operation of diesel and gas turbine engines, different fuel and oil tanks, pumps, pipelines, pipeline fittings, control and management equipment, diagnostic systems must be provided.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и назначению к заявляемому устройству, принятым в качестве его прототипа является учебно-тренировочный комплекс корабельных вертолетов судна по пат. РФ № 137540, МПК B63B 35/08, опубл. 20.02.13, представляющий собой самоходное однопалубное судно с носовым расположением машинного отделения и рулевой рубки, при этом корпус включает средства для взлета и посадки корабельного вертолета, жилищно-бытовые и технологические помещения, судовые и общесудовые системы, энергетическую установку, электрооборудование. При этом топливная система комплекса корабельных вертолетов содержит трубопроводы, насосы, фильтры, сепараторы, теплообменные аппараты и т.д.The closest analogue in technical essence and purpose to the claimed device, adopted as its prototype, is the training complex of ship-based helicopters of a vessel according to the patent of the Russian Federation No. 137540, IPC B63B 35/08, published on 20.02.13, which is a self-propelled single-deck vessel with a bow-mounted engine room and wheelhouse, while the hull includes means for takeoff and landing of the ship-based helicopter, living and utility rooms, ship and general ship systems, a power plant, electrical equipment. In this case, the fuel system of the ship-based helicopter complex contains pipelines, pumps, filters, separators, heat exchangers, etc.

Топливная система обеспечивает заполнение цистерн запаса топлива главных дизель-генераторов (ГДГ) несудовыми средствами и подачу топлива к ГДГ, заполнение расходной цистерны, по меньшей мере, одного аварийного дизель-генератора (АДГ).The fuel system ensures filling of the fuel reserve tanks of the main diesel generators (MDG) by non-ship means and supply of fuel to the MDG, filling of the service tank of at least one emergency diesel generator (EDG).

Для охлаждения главных дизель-генераторов применена система охлаждения энергетической установки и судового оборудования (центральная система охлаждения пресной водой) с использованием охлаждающих насосов навешенных на двигателях и резервных электроприводных насосов.To cool the main diesel generators, a cooling system for the power plant and ship equipment (central fresh water cooling system) is used, using cooling pumps mounted on the engines and backup electric drive pumps.

Судно включает, по меньшей мере, один аварийный дизель-генератор (АДГ) с воздушным охлаждением, расположенного в технологическом помещении АДГ на главной палубе.The vessel includes at least one air-cooled emergency diesel generator (EDG) located in the EEG technological room on the main deck.

Электрооборудованием комплекса корабельных вертолетов являются все электрические системы, генераторы, электродвигатели, распределительные щиты и т.д.The electrical equipment of the ship helicopter complex includes all electrical systems, generators, electric motors, switchboards, etc.

Электрооборудование включает:Electrical equipment includes:

- источники и преобразователи электроэнергии (источники бесперебойного питания и аккумуляторные батареи);- sources and converters of electric power (uninterruptible power supplies and batteries);

- устройства распределения электроэнергии:- power distribution devices:

- главное распределительное устройство ГРУ;- main distribution device GRU;

- главный распределительный щит (ГРЩ);- main distribution board (MDB);

- аварийный распределительный щит (АРЩ);- emergency distribution board (EDB);

- щит питания с берега (ЩПБ);- shore power supply board (SPB);

- вторичные распределительные щиты (ВРЩ);- secondary distribution boards (SDB);

- устройства передачи электроэнергии;- devices for transmitting electric power;

- электрическое освещение помещений и пространств;- electric lighting of rooms and spaces;

- защитное заземление, грозозащита и защита от статического электричества;- protective grounding, lightning protection and protection from static electricity;

- электрические нагревательные приборы.- electric heating devices.

В качестве источников и преобразователей электроэнергии для питания электроэнергией всех необходимых потребителей на судне используется энергия, получаемая от двух ГДГ и, по меньшей мере, одного АДГ.The energy received from two main diesel generators and at least one emergency diesel generator is used as sources and converters of electrical energy to supply all necessary consumers on the vessel with electrical energy.

Для обеспечения аварийного питания систем сигнализации, средств радиосвязи, навигации, систем управления и контроля единой электроэнергетической системы (ЕЭЭС) и других систем используется установка двух источников бесперебойного питания мощностью с аккумуляторными батареями.To provide emergency power supply for signaling systems, radio communications, navigation, control and monitoring systems of the unified electric power system (UES) and other systems, two uninterruptible power supplies with storage batteries are installed.

Для обеспечения (резервного) аварийного питания малого эвакуационного освещения и сигнально-отличительных огней предусмотрен источник бесперебойного питания. Для запуска аварийного дизель-генератора предусматривается две группы аккумуляторных батарей необходимой емкости расположенных в технологическом помещении АДГ.An uninterruptible power supply is provided to provide (backup) emergency power supply for small evacuation lighting and signal and distinctive lights. To start the emergency diesel generator, two groups of storage batteries of the required capacity are provided, located in the technological room of the emergency diesel generator.

Для распределения электроэнергии на судне используется главное распределительное устройство (ГРУ), получающее питание от вспомогательных генераторов в режимах нормальной эксплуатации.To distribute electrical energy on the vessel, a main distribution unit (MDU) is used, which receives power from auxiliary generators in normal operating modes.

Для обеспечения электроэнергией судовых потребителей на судне предусмотрен главный распределительный щит.To provide electricity to ship consumers, the vessel is equipped with a main distribution board.

Недостатком прототипа так же, как и вышеуказанных аналогов, является конструктивная и функциональная разобщенность вертолетного комплекса (вертолетов, площадки, ангара, маршевых и вспомогательных газотурбинных двигателей вертолетов и другого оборудования) и двигателей резервных и аварийных судовых электростанций.The disadvantage of the prototype, as well as the above-mentioned analogues, is the structural and functional disunity of the helicopter complex (helicopters, platform, hangar, cruise and auxiliary gas turbine engines of helicopters and other equipment) and the engines of the reserve and emergency ship power plants.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и эксплуатации судна за счет размещения в его надстройке (рубке) резервных и аварийных электростанций в смежных с вертолетным ангаром помещениях, а также обеспечение привода резервных и аварийных электрогенераторов с помощью газотурбинных двигателей (ГТД), использующих вертолетное топливо, топливные цистерны и другое судовое вертолетное оборудование.The objective of the invention is to simplify the design and operation of a vessel by placing reserve and emergency power plants in its superstructure (wheelhouse) in rooms adjacent to the helicopter hangar, as well as providing a drive for reserve and emergency electric generators using gas turbine engines (GTE) using helicopter fuel, fuel tanks and other ship helicopter equipment.

Для достижения указанного технического результата предлагается следующая совокупность существенных признаков: судно с вертолетным комплексом, (включающее так же, как и прототип, корпус, на палубе которого размещена надстройка (рубка), сопряженный с ней ангар для вертолета и взлетно-посадочная вертолетная площадка, и электроэнергетическую систему с резервными и аварийными электрогенераторами) в отличие от прототипа резервные и аварийные электрогенераторы размещены в надстройке (рубке) судна в смежных с вертолетным ангаром помещениях, причем привод электрогенераторов осуществляют с помощью газотурбинных двигателей (ГТД), использующих вертолетное топливо, топливные цистерны и другое судовое вертолетное оборудование, при этом электрические и энергетические узлы системы соединены между собой трубопроводами и кабельными тросами. При этом в качестве привода резервного электрогенератора используют конвертированный маршевый вертолетный ГТД, а в качестве привода аварийного электрогенератора используют конвертированный вспомогательный авиационный ГТД. При этом для привода резервного и аварийного электрогенераторов использованы ГТД тех же марок, что применены соответственно в качестве маршевого и вспомогательного двигателей на базирующемся на данном судне вертолете.In order to achieve the specified technical result, the following set of essential features is proposed: a vessel with a helicopter complex (including, like the prototype, a hull, on the deck of which a superstructure (wheelhouse) is located, a helicopter hangar and a takeoff and landing helicopter pad associated with it, and an electric power system with backup and emergency electric generators); unlike the prototype, the backup and emergency electric generators are located in the superstructure (wheelhouse) of the vessel in rooms adjacent to the helicopter hangar, and the electric generators are driven by gas turbine engines (GTE) using helicopter fuel, fuel tanks and other ship helicopter equipment, while the electrical and energy units of the system are interconnected by pipelines and cable ropes. In this case, a converted cruise helicopter GTE is used as a drive for the backup electric generator, and a converted auxiliary aviation GTE is used as a drive for the emergency electric generator. In this case, the same brands of gas turbine engines were used to drive the backup and emergency electric generators, which were used as cruise and auxiliary engines on the helicopter based on this vessel.

При этом газотурбогенератор (ГТГ) аварийной электростанции снабжен воздухораспределителем, воздушными трубопроводами и турбодетандером, механически связанным с дополнительным электрогенератором.In this case, the gas turbine generator (GTG) of the emergency power plant is equipped with an air distributor, air pipelines and a turbo expander mechanically connected to an additional electric generator.

Сущность изобретения заключается в упрощении конструкции и эксплуатации судна.The essence of the invention lies in simplifying the design and operation of the vessel.

Результат достигается за счет рационального размещения вертолетного и судового электроэнергетического оборудования, а именно размещения вертолетного ангара, а также резервных и аварийных источников электроэнергетической системы в смежных, примыкающих к друг к другу помещениях надстройки (рубки), т.е. за счет их конструктивного и функционального объединения.The result is achieved through the rational placement of helicopter and ship electrical power equipment, namely the placement of a helicopter hangar, as well as backup and emergency sources of the electrical power system in adjacent, adjoining rooms of the superstructure (wheelhouse), i.e. through their structural and functional unification.

Это, в свою очередь, позволяет использовать в резервной и аварийной энергетических системах судна оборудование вертолетного комплекса (исключить, например, дублирование цистерн авиационного керосина) и, наоборот (в необходимых случаях, дублировать оборудование, например, насосы, трубопроводы, фильтры и др.), использовать однотипные (т.е. газотурбинные) двигатели как в вертолетах, так и для привода генераторов резервной и аварийной электростанций судна.This, in turn, allows the use of helicopter complex equipment in the ship's reserve and emergency power systems (to eliminate, for example, duplication of aviation kerosene tanks) and, conversely (in necessary cases, to duplicate equipment, for example, pumps, pipelines, filters, etc.), to use the same type (i.e. gas turbine) engines both in helicopters and to drive generators of the ship's reserve and emergency power plants.

Сопоставление предлагаемого устройства и прототипа показало, что поставленная задача - упрощение конструкции и эксплуатации судна - решается в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие предлагаемого изобретения критерию «новизна».A comparison of the proposed device and the prototype showed that the task at hand - simplifying the design and operation of the vessel - is solved as a result of a new set of features, which proves that the proposed invention meets the criterion of "novelty".

Вместе с тем, проведенный информационный поиск в области судостроения (кораблестроения), в частности, анализ научно-технической, патентной, производственной и рекламной литературы, не выявил решений, содержащих отдельные отличительные признаки заявляемого изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого вертолетного комплекса судна критерию «изобретательский уровень».At the same time, the conducted information search in the field of shipbuilding (shipbuilding), in particular, the analysis of scientific and technical, patent, production and advertising literature, did not reveal solutions containing individual distinctive features of the claimed invention, which allows us to conclude that the claimed ship helicopter complex meets the criterion of “inventive step”.

Сущность предложенного изобретения поясняется чертежами, где:The essence of the proposed invention is explained by drawings, where:

на фиг. 1 изображено судно (атомный ледокол) с вертолетным комплексом;Fig. 1 shows a vessel (nuclear icebreaker) with a helicopter complex;

на фиг. 2 приведена схема аварийной газотурбоэлектростанции - вспомогательной газотурбинной установки с воздушным турбодетандеров и дополнительным электрическим генератором.Fig. 2 shows a diagram of an emergency gas turbine power plant - an auxiliary gas turbine unit with an air turbo expander and an additional electric generator.

Реализация предложенного изобретения осуществляется в соответствии с требованиями следующих руководящих документов:The implementation of the proposed invention is carried out in accordance with the requirements of the following guidelines:

1. Международная конвенция по охране человеческой жизни на море (СОЛАС-74) - International Convention for the. Safety of Life at Sea (SOLAS-74).1. International Convention for the Safety of Life at Sea (SOLAS-74) - International Convention for the. Safety of Life at Sea (SOLAS-74).

2. Общие авиационные требования к средствам обеспечения вертолетов на судах и приподнятых над водой платформах (ОАТ ГА-90). -М.: 1990, 50 с.2. General aviation requirements for helicopter support equipment on ships and platforms raised above water (OAT GA-90). - M.: 1990, 50 p.

3. Правила классификации и постройки морских судов. Том 3, глава 6 «Требования к вертолетным устройствам», НД№ 2-020101-077, 2014, 104 с.3. Rules for the classification and construction of sea-going vessels. Volume 3, Chapter 6 “Requirements for helicopter devices”, ND No. 2-020101-077, 2014, 104 p.

4. Правила классификации, постройки и оборудования морских плавучих нефтегазодобывающих комплексов. НД № 2-020201-017, 2020, 104 с.4. Rules for the classification, construction and equipment of offshore floating oil and gas production complexes. ND No. 2-020201-017, 2020, 104 p.

5. Правила классификации и постройки морских судов. Часть XI «Электрическое оборудование». НД №2-020101-104, 2018. 138 с.5. Rules for the classification and construction of sea-going vessels. Part XI "Electrical equipment". ND No. 2-020101-104, 2018. 138 p.

Заявляемое судно (атомный ледокол) содержит корпус 1, надстройку (рубку) 2, вертолетную взлетно-посадочную палубу 3, на которой размещены вертолеты 4, вертолетный ангар 5, помещение для резервной электростанции 6, резервный газотурбогенератор 7, помещение для аварийной электростанции 8, аварийный газотурбогенератор 9.The claimed vessel (nuclear icebreaker) comprises a hull 1, a superstructure (wheelhouse) 2, a helicopter takeoff and landing deck 3, on which helicopters 4 are located, a helicopter hangar 5, a room for a backup power plant 6, a backup gas turbine generator 7, a room for an emergency power plant 8, and an emergency gas turbine generator 9.

Аварийный газотурбогенератор 9, в свою очередь, содержит стартер-генератор 10, компрессор 11, турбину 12, камеру сгорания 13, распределитель воздуха 14, воздушный турбодетандер 15, дополнительный электрогенератор 16, воздушный трубопровод подвода воздуха в компрессор 17, воздушный трубопровод подвода сжатого воздуха 18 к распределителю 14, воздушный трубопровод подвода сжатого воздуха 19 в камеру сгорания 13, трубопровод подвода продуктов сгорания топлива 20 в турбину 12, воздушный трубопровод подвода сжатого воздуха 21 в турбодетандер 15, воздушный трубопровод подвода сжатого воздуха 22 в воздушный турбостартер ГТД резервной электростанции 6 (или в маршевые ГТД палубного вертолета 4).The emergency gas turbine generator 9, in turn, contains a starter-generator 10, a compressor 11, a turbine 12, a combustion chamber 13, an air distributor 14, an air turboexpander 15, an additional electric generator 16, an air pipeline for supplying air to the compressor 17, an air pipeline for supplying compressed air 18 to the distributor 14, an air pipeline for supplying compressed air 19 to the combustion chamber 13, a pipeline for supplying fuel combustion products 20 to the turbine 12, an air pipeline for supplying compressed air 21 to the turboexpander 15, an air pipeline for supplying compressed air 22 to the air turbostarter of the gas turbine engine of the backup power plant 6 (or to the cruise gas turbine engines of the deck helicopter 4).

В отличие от прототипа, в предложенном судне с вертолетным комплексом, вертолетный ангар 5 в надстройке (рубке) 2 находится рядом с помещениями 6 и 8 соответственно резервной 7 и аварийной 9 газотурбогенераторы электростанций судна. Приводы этих электростанций обеспечивают газотурбинные двигатели, работающие на вертолетном топливе (авиационном керосине, спирте, сжиженном природном или нефтяном газах, водороде и т.п.). Газотурбогенераторы электростанций 7 и 9 могут быть размещены в помещениях 6 и 8 как вдоль продольной оси судна (корабля), так и поперек. Между вертолетным ангаром 5 и помещениями 6 и 8 резервной 7 и аварийной 9 газотурбогенераторы электростанций, другими судовыми помещениями и палубами установлены водогазонепроницаемые двери по ГОСТ 25088-98, проложены трубопроводы и кабельные трассы.Unlike the prototype, in the proposed vessel with a helicopter complex, the helicopter hangar 5 in the superstructure (wheelhouse) 2 is located next to rooms 6 and 8, respectively, of the reserve 7 and emergency 9 gas turbine generators of the vessel's power plants. The drives of these power plants are provided by gas turbine engines running on helicopter fuel (aviation kerosene, alcohol, liquefied natural or petroleum gases, hydrogen, etc.). The gas turbine generators of power plants 7 and 9 can be placed in rooms 6 and 8 both along the longitudinal axis of the vessel (ship) and across. Between the helicopter hangar 5 and rooms 6 and 8 of the reserve 7 and emergency 9 gas turbine generators of the power plants, other vessel rooms and decks, watertight doors are installed according to GOST 25088-98, pipelines and cable routes are laid.

Как показано на фиг. 1, аварийная электростанция 8 расположена выше верхней палубы судна вне шахт машинных отделений и имеет непосредственный выход на открытую палубу. В отличие от дизельного привода такое размещение вертолетного ангара 5 и помещений электростанций 6 и 8 и использование для привода электрогенераторов газотурбинных двигателей 7 и 9 позволяет применять общие основные и расходные топливные цистерны, в необходимых случаях, обеспечить дублирование топливных насосов, фильтров и трубопроводов, трубопроводной арматуры, а в других - исключить дублирование (использовать близкие или аналогичные системы контроля, средства технического обслуживания и ремонта, наборы диагностического и ремонтного оборудования и запасные части как для вертолетов, так и для ГТД электростанций).As shown in Fig. 1, the emergency power plant 8 is located above the upper deck of the vessel outside the shafts of the engine rooms and has a direct exit to the open deck. Unlike the diesel drive, such placement of the helicopter hangar 5 and the premises of the power plants 6 and 8 and the use of gas turbine engines 7 and 9 to drive the electric generators makes it possible to use common main and service fuel tanks, in necessary cases, to ensure duplication of fuel pumps, filters and pipelines, pipeline fittings, and in others - to eliminate duplication (to use close or similar control systems, means of technical maintenance and repair, sets of diagnostic and repair equipment and spare parts for both helicopters and for the gas turbine engines of the power plants).

Известно, что наиболее эффективным вариантом дополнительного резервирования собственных нужд является использование газотурбинных установок: (Использование газотурбинных установок для резервирования собственных нужд АЭС / Р.З. Аминов, В.М. Батенин, П.Л. Ипатов и др. // Теплоэнергетика. 2006. № 12. С. 25-28;. Фаворский О.Н., Аминов Р.З., Шкрет А.Ф., Гариевский М.В. Сравнительная эффективность использования газотурбинных и газопоршневых установок для дополнительного резервирования собственных нужд АЭС. Теплоэнергетика, №4, 2009, с. 38-43; Делков А.В., Мелкозеров М.Г. Проблемы и перспективы создания установок резервного электроснабжения на базе газотурбинных двигателей // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2010. №6. Электронный ресурс: https://cyberleninka.ru/article/n/problemy-i-perspektivy-sozdaniya-ustanovok-rezervnogo-elektrosnabzheniya-na-baze-gazoturbinnyh-dvigateley. Дата обращения: 11.03.2024).It is known that the most effective option for additional backup of own needs is the use of gas turbine units: (Use of gas turbine units for backup of own needs of NPPs / R.Z. Aminov, V.M. Batenin, P.L. Ipatov et al. // Thermal power engineering. 2006. No. 12. pp. 25-28; Favorsky O.N., Aminov R.Z., Shkret A.F., Garievsky M.V. Comparative efficiency of using gas turbine and gas piston units for additional backup of own needs of NPPs. Thermal power engineering, No. 4, 2009, pp. 38-43; Delkov A.V., Melkozerov M.G. Problems and prospects of creating backup power supply units based on gas turbine engines // Actual problems of aviation and cosmonautics. 2010. No. 6. Electronic resource: https://cyberleninka.ru/article/n/problemy-i-perspektivy-sozdaniya-ustanovok-rezervnogo-elektrosnabzheniya-na-baze-gazoturbinnyh-dvigateley. Date of access: 11.03.2024).

Основными преимуществами применения газотурбинных установок являются:The main advantages of using gas turbine units are:

возникающие в ГТД инерционные силы малы по сравнению с аналогичными силами в газопоршневых установках,the inertial forces arising in a gas turbine engine are small compared to similar forces in gas piston units,

выбросы окислов азота у газовых турбин в 2,5 - 3 раза меньше, чем выбросы поршневых двигателей,nitrogen oxide emissions from gas turbines are 2.5 - 3 times less than those from piston engines,

ГТД более устойчивы к резко меняющейся нагрузке. Работа на частичных нагрузках (менее 50%) не влияет на состояние турбины.GTEs are more resistant to abruptly changing loads. Operation at partial loads (less than 50%) does not affect the turbine condition.

Соответственно у ГТД большая надежность и продолжительнее периоды между техническими обслуживаниями (2000 ч. по сравнению с 1000 ч. для газопоршневых установок).Accordingly, gas turbine engines have greater reliability and longer periods between maintenance (2000 hours compared to 1000 hours for gas piston units).

В качестве привода резервного электрогенератора предложено использовать конвертированный маршевый вертолетный ГТД, например, ТВ3-117, мощность которого на крейсерском режиме 1750 л.с.; сухая масса 300 кг; назначенный ресурс 12000 часов.It is proposed to use a converted cruise helicopter gas turbine engine, for example, TV3-117, as a backup electric generator drive, with a cruising power of 1750 hp; dry weight of 300 kg; designated service life of 12,000 hours.

Резервных газотурбогенераторов 7 может быть несколько. Они могут работать или одновременно, или попеременно.There may be several backup gas turbine generators 7. They can operate either simultaneously or alternately.

Для привода аварийного электрогенератора могут быть использованы отечественные авиационные вспомогательные силовые установки, например, ТА14 и ТА18, которые, имеют в своем составе вспомогательный газотурбинный двигатель нового поколения эквивалентной мощностью 350 кВт. Отличительная особенность аварийного газотурбогенератора - наличие стартера-генератора 10, который служит дополнительным аварийным источником электропитания.To drive the emergency electric generator, domestic aviation auxiliary power units can be used, for example, TA14 and TA18, which have in their composition an auxiliary gas turbine engine of a new generation with an equivalent power of 350 kW. A distinctive feature of the emergency gas turbine generator is the presence of a starter-generator 10, which serves as an additional emergency power source.

Однако мощность стартера-генератора 10 в генераторном режиме ек достаточна для обеспечения аварийных потребностей судна. Поэтому для выработки электроэнергии используют дополнительный электрогенератор 16, приводимый во вращение воздушным турбодетандером 15.However, the power of the starter-generator 10 in the generator mode ek is sufficient to meet the emergency needs of the vessel. Therefore, an additional electric generator 16 is used to generate electricity, driven into rotation by an air turboexpander 15.

Работа газотурбогенератора 9 осуществляется следующим образом.The operation of gas turbine generator 9 is carried out as follows.

Для запуска газотурбогенератора 9 на клеммы стартера-генератора 10 подается электропитание от аккумуляторной батареи (на рисунке не показано). Стартер-генератор 10, работающий в режиме двигателя раскручивает ротор компрессора 11 и турбины 12 газотурбинного двигателя до частоты вращения, обеспечивающего устойчивое горение топлива в камере сгорания 13, в которую воздух поступает из компрессора 11 через воздухораспределитель 14, по трубопроводам 18 и 19. Продукты сгорания топлива поступают по трубопроводу 20 в турбину 12. После достижения ротором необходимой частоты вращения стартер-генератор 10 отключается или переводится в генераторный режим. При этом воздух из компрессора 11 поступает только в камеру сгорания 13. Для обеспечения запуска газотурбинного двигателя резервной электростанции 6 часть сжатого воздуха по трубопроводам 18 и 22 через воздухораспределитель 14 поступает в турбостартер ГТД привода резервного газотурбогенератора 7 (на рисунке не показано).To start the gas turbine generator 9, power is supplied to the terminals of the starter-generator 10 from the storage battery (not shown in the figure). The starter-generator 10, operating in the engine mode, spins the rotor of the compressor 11 and the turbine 12 of the gas turbine engine to a rotation speed that ensures stable combustion of the fuel in the combustion chamber 13, into which air enters from the compressor 11 through the air distributor 14, through pipelines 18 and 19. The products of fuel combustion enter the turbine 12 through pipeline 20. After the rotor reaches the required rotation speed, the starter-generator 10 is switched off or transferred to the generator mode. In this case, air from compressor 11 enters only combustion chamber 13. To ensure the start of the gas turbine engine of the backup power plant 6, part of the compressed air through pipelines 18 and 22 through air distributor 14 enters the turbo starter of the GTE of the backup gas turbine generator drive 7 (not shown in the figure).

Другая часть сжатого воздуха по трубопроводам 18 и 19 направляется в камеру сгорания 13.The other part of the compressed air is directed through pipelines 18 and 19 to combustion chamber 13.

Для обеспечения работы аварийной электростанции 9 воздухораспределитель 14 направляет воздух по трубопроводу 21 в воздушный турбодетандер 15, вращающий ротор дополнительного аварийного электрогенератора 16 (например, трехфазного синхронного генератора). Одновременно может вырабатывать электроэнергию генератор 10.To ensure the operation of the emergency power station 9, the air distributor 14 directs air through the pipeline 21 to the air turboexpander 15, which rotates the rotor of the additional emergency electric generator 16 (for example, a three-phase synchronous generator). Generator 10 can simultaneously generate electric power.

Аварийных газотурбогенераторов 9 может быть несколько. Они могут работать или одновременно, или попеременно.There may be several emergency gas turbine generators 9. They can operate either simultaneously or alternately.

Стартер-генератор 10 и дополнительный генератор 16 охлаждаются воздухом, который нагнетается с помощью встроенных в них вентиляторов (на чертеже не показаны).The starter-generator 10 and the additional generator 16 are cooled by air, which is pumped in by fans built into them (not shown in the drawing).

Предложенное в заявке судно с вертолетным комплексом включает кроме перечисленного выше: системы управления и контроля резервной и аварийной электростанций, цистерны для хранения запасов авиационного топлива и смазочных материалов, системы подачи топлива, смазки, электропитания, сжатого воздуха, теплой пресной воды, обогрева двигателей и редуктора, стартово-командный пункт с системами связи и сигнализации, светотехническое оборудование, противопожарные средства, мастерскую для предпролетной подготовки вертолетов и двигателей, регламентных работ и ремонта, оборудованной инструментом и запасными частями и пр.The vessel with a helicopter complex proposed in the application includes, in addition to the above: control and monitoring systems for the reserve and emergency power plants, tanks for storing supplies of aviation fuel and lubricants, systems for supplying fuel, lubrication, power supply, compressed air, warm fresh water, heating engines and gearbox, a launch and command post with communication and signaling systems, lighting equipment, fire-fighting equipment, a workshop for pre-flight preparation of helicopters and engines, routine maintenance and repairs, equipped with tools and spare parts, etc.

В результате предложенных в заявке технических решений обеспечивается упрощение эксплуатации судна: а именно, в результате использования однотипных двигателей как в вертолетах, так и для привода генераторов резервной и/или аварийной электростанций судна, сокращения (цистерн авиационного керосина), а в необходимых случаях дублирования оборудования (насосов, трубопроводов) могут быть применены одинаковые методы и средства технической эксплуатации, обслуживания и ремонта, одинакового набора диагностического и ремонтного оборудования и т.д. Эффект достигается в результате рационального размещения вертолетного ангара и помещений резервной и аварийной электростанций, обеспечивающего возможность совмещенного (комбинированного) использования газотурбинных двигателей и другого оборудования резервной и аварийной электростанций и вертолетов.As a result of the technical solutions proposed in the application, the operation of the vessel is simplified: namely, as a result of using identical engines both in helicopters and for driving the generators of the vessel's reserve and/or emergency power plants, reducing (aircraft kerosene tanks), and, where necessary, duplicating equipment (pumps, pipelines), the same methods and means of technical operation, maintenance and repair, the same set of diagnostic and repair equipment, etc. can be used. The effect is achieved as a result of the rational placement of the helicopter hangar and the premises of the reserve and emergency power plants, ensuring the possibility of combined use of gas turbine engines and other equipment of the reserve and emergency power plants and helicopters.

Предлагаемое техническое решение было создано на кафедре судостроения и энергетических установок ФГБОУ ВПО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова». Были произведены расчеты, показавшие возможность использования заявляемого устройства при разработке проектов судов (кораблей) и их комплектовании электрогенераторами с газотурбинным приводом, работающим на вертолетном топливе, что с учетом выше изложенного позволяет сделать вывод о соответствии заявленного изобретения критерию «промышленная применимость».The proposed technical solution was created at the Department of Shipbuilding and Power Plants of the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education “Admiral S. O. Makarov State University of Maritime and Inland Shipping”. Calculations were made that showed the possibility of using the claimed device in the development of ship (vessel) projects and their equipping with electric generators with a gas turbine drive running on helicopter fuel, which, taking into account the above, allows us to conclude that the claimed invention meets the “industrial applicability” criterion.

Claims (4)

1. Судно с вертолетным комплексом, включающее корпус, на палубе которого размещена надстройка или рубка, сопряженный с ней ангар для вертолета и взлетно-посадочная вертолетная площадка, и электроэнергетическую систему с резервными и аварийными электрогенераторами, отличающееся тем, что резервные и аварийные электрогенераторы размещены в надстройке или рубке судна в смежных с вертолетным ангаром помещениях, а привод электрогенераторов осуществляют с помощью газотурбинных двигателей (ГТД), использующих вертолетное топливо, топливные цистерны и судовое вертолетное оборудование, при этом электрические и энергетические узлы электроэнергетической системы соединены между собой трубопроводами и электрическими кабелями. 1. A vessel with a helicopter complex, including a hull, on the deck of which a superstructure or wheelhouse is located, a helicopter hangar and a helicopter landing pad connected to it, and an electric power system with backup and emergency electric generators, characterized in that the backup and emergency electric generators are located in the superstructure or wheelhouse of the vessel in rooms adjacent to the helicopter hangar, and the electric generators are driven by gas turbine engines (GTE) using helicopter fuel, fuel tanks and ship helicopter equipment, while the electrical and energy units of the electric power system are interconnected by pipelines and electrical cables. 2. Судно по п.1, отличающееся тем, что в качестве привода резервного электрогенератора использован конвертированный маршевый вертолетный ГТД, а в качестве привода аварийного электрогенератора использован конвертированный вспомогательный авиационный ГТД. 2. A vessel according to paragraph 1, characterized in that a converted cruise helicopter gas turbine engine is used as the drive for the backup electric generator, and a converted auxiliary aviation gas turbine engine is used as the drive for the emergency electric generator. 3. Судно по п.1, отличающееся тем, что для привода резервного и аварийного электрогенераторов использованы ГТД тех же марок, что применены соответственно в качестве маршевого и вспомогательного двигателей на базирующемся на данном судне вертолете. 3. A vessel according to paragraph 1, characterized in that the reserve and emergency electric generators are driven by gas turbine engines of the same brands that are used, respectively, as cruise and auxiliary engines on the helicopter based on the vessel. 4. Судно по п.1, отличающееся тем, что газотурбогенератор аварийной электростанции снабжен воздухораспределителем, воздушными трубопроводами и турбодетандером, механически связанным с дополнительным электрогенератором.4. A vessel according to paragraph 1, characterized in that the gas turbine generator of the emergency power plant is equipped with an air distributor, air pipelines and a turbo expander mechanically connected to an additional electric generator.
RU2024109471A 2024-04-09 Ship with helicopter system RU2828506C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2828506C1 true RU2828506C1 (en) 2024-10-14

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1511696A (en) * 1976-09-13 1978-05-24 Gec Mech Handling Ltd Shipboard desk installations
US5218921A (en) * 1989-02-13 1993-06-15 Anthony Malcolm Aircraft carrier
RU2300477C1 (en) * 2006-08-07 2007-06-10 Владимир Евгеньевич Юхнин Ship at displacement of destroyer (versions)
RU64588U1 (en) * 2006-08-07 2007-07-10 Анатолий Аврамович Мизгирев SHIP BY WATER CAPACITY OF THE FRIGATE CLASS (OPTION)
RU215369U1 (en) * 2022-09-22 2022-12-12 Акционерное общество "Невское проектно-конструкторское бюро" SCIENTIFIC EXPEDITION VESSEL

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1511696A (en) * 1976-09-13 1978-05-24 Gec Mech Handling Ltd Shipboard desk installations
US5218921A (en) * 1989-02-13 1993-06-15 Anthony Malcolm Aircraft carrier
RU2300477C1 (en) * 2006-08-07 2007-06-10 Владимир Евгеньевич Юхнин Ship at displacement of destroyer (versions)
RU64588U1 (en) * 2006-08-07 2007-07-10 Анатолий Аврамович Мизгирев SHIP BY WATER CAPACITY OF THE FRIGATE CLASS (OPTION)
RU215369U1 (en) * 2022-09-22 2022-12-12 Акционерное общество "Невское проектно-конструкторское бюро" SCIENTIFIC EXPEDITION VESSEL

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5417597A (en) Vessel with machinery modules outside watertight hull
Paul A history of electric ship propulsion systems [history]
US20060205292A1 (en) Marine - (navy) ship-type equipent system for electrically driven marine-(navy) ships having different sizeds and driving power
EP2808248A1 (en) Method of converting steam turbine - powered lng carriers
CN208915352U (en) A kind of trimaran
Yang et al. History and recent advancements of electric propulsion and integrated electrical power systems for commercial & naval vessels
RU2828506C1 (en) Ship with helicopter system
KR20150102238A (en) Ship And Arrangement Method In Ship
KR20170135502A (en) Generation system of floating structure
KR20150030307A (en) Power management system and management method for containership
CN109878687B (en) Double-engine three-propeller type ship hybrid power system with composite energy storage function
Gouge Closed cycle gas turbine nuclear power plant for submarine propulsion
KR20160138369A (en) Method for operating floating-type structure having power storage device
Oka et al. Development of next-generation LNGC propulsion plant and HYBRID system
Jacobsen et al. Transportation of LNG from the Arctic by commercial submarine
CN111071384A (en) Three-body ship
Dedes et al. Technical feasibility of hybrid propulsion systems to reduce exhaust emissions of bulk carriers
Domachowski et al. An analysis 0f characteristics of ship gas turbine propulsion system (in the light of the requirements for ship operation in the Baltic Sea)
Horvath The OP16 Gas Turbine Gen-Set for Marine Power Generation
STEWART Effectiveness of Superconductive Electric Drives
Casson Integrating MT30 Into the UK’s Future Aircraft Carrier: Power at the Heart of the Electric Propulsion System
Buckingham et al. Submarine power and propulsion-trends and opportunities
Hepburn “Why a naval architect likes an electric ship” for SPEEDAM 2008 Ischia, Italy June 11th–13th, 2008
RAINS Prospects in Naval Gas Turbine Power Plant Machinery
Braidotti et al. Feasibility Study of a Modular Multi-Purpose Frigate with an Integrated Power & Energy System