Двигатель буксира — это судовой дизель для тяжёлых условий эксплуатации, рассчитанный на длительную работу при полной нагрузке. Обычно такие двигатели устанавливают парами и согласовывают с крупными низкооборотными гребными винтами или азимутальными движителями, чтобы буксир развивал максимальную тягу при скорости, близкой к нулю. Портовые буксиры обычно имеют два двигателя суммарной мощностью в несколько тысяч лошадиных сил и обеспечивают тягу на швартовах примерно 40–80 тонн, тогда как мощность океанских буксиров и буксиров-якорезаводчиков может превышать 20000 hp.
Основные выводы
- Буксир — это судно, предназначенное для толкания, буксировки или эскортирования других судов либо барж; его основной эксплуатационный показатель — тяга на швартовах, а не скорость.
- Основные типы буксиров: обычные двухвинтовые, с кормовыми азимутальными движителями (ASD), тракторные, роторные, эскортные, океанские и буксиры-якорезаводчики, а также речные толкачи и шарнирно сочленённые буксирно-баржевые составы.
- В качестве приблизительного ориентира буксир обеспечивает около 1–1.3 тонны тяги на швартовах на каждые 100 лошадиных сил эффективной мощности двигателя; верхняя часть диапазона характерна для винтов регулируемого шага и винтов в насадках.
- Двигатели буксиров длительно работают при полной или близкой к полной нагрузке, поэтому им требуется номинальный режим для непрерывной работы или тяжёлых условий эксплуатации, а не для прогулочного или периодического использования.
- Большинство портовых буксиров используют два высокооборотных или среднеоборотных дизеля для резервирования и маневрирования.
- С момента передачи в эксплуатацию в 2020 году буксир-якорезаводчик Island Victory широко упоминается как самый сильный буксир с тягой на швартовах около 477 тонн.
Что такое буксир и какие задачи он выполняет?
Буксир — это небольшое мощное судно, которое маневрирует другими судами, толкая или буксируя их. В морской терминологии буксировка означает перемещение другого судна при помощи троса или непосредственным толканием; буксир обеспечивает тягу и управляемость, которых сопровождаемому судну не хватает на малой скорости.
Типичные задачи буксиров:
- Буксирное обеспечение судов — швартовка и отшвартовка крупных судов в порту.
- Эскортирование — управление курсом и торможение танкеров и газовозов в стеснённых каналах с использованием гидродинамических сил.
- Буксировка — перемещение барж, несамоходных или лишённых хода судов, буровых установок и сооружений вдоль побережья или через океаны.
- Толкание — перемещение барж перед собой, особенно на реках и в буксирно-баржевых составах.
- Обеспечение морских работ — завозка и перекладка якорей, перемещение буровых установок и аварийная буксировка.
- Спасательные работы и пожаротушение — многие портовые и океанские буксиры оснащены лафетными пожарными стволами и спасательным оборудованием.
Каковы основные типы буксиров?
Буксиры классифицируют по району работы и компоновке движительной установки. Тип движителя определяет маневренные возможности буксира, а они, в свою очередь, определяют конфигурацию двигателей и трансмиссии.
| Тип буксира | Движение | Типичные задачи | Примечания |
|---|---|---|---|
| Буксир обычной схемы | Два валопровода, винты фиксированного или регулируемого шага (CP), часто в насадках, рули | Буксировка, прибрежные работы, портовые флоты старых поколений | Простая и прочная конструкция; менее маневренный, чем буксиры с азимутальными движителями |
| ASD (кормовые азимутальные движители) | Два азимутальных движителя в корме | Современное портовое буксирное обеспечение судов | Тяга в любом направлении; наиболее распространённый тип новых портовых буксиров |
| Тракторный буксир | Азимутальные или крыльчатые движители впереди миделя | Буксирное обеспечение судов, эскортирование | Очень высокая маневренность, эффективная работа через нос или корму |
| Роторный буксир | Три азимутальных движителя | Буксирное обеспечение судов, эскортирование | Высокая степень резервирования и маневренность |
| Эскортный буксир | ASD или тракторная схема с глубоким скегом | Эскортирование танкеров и газовозов LNG | Характеризуется усилием управления курсом и торможения, а также тягой на швартовах |
| Океанский / спасательный буксир | Два валопровода или азимутальные движители, мощные двигатели | Буксировка на большие расстояния, спасательные работы | Большая дальность плавания, буксирная лебёдка, высокая тяга на швартовах |
| Буксир-якорезаводчик-снабженец (AHTS) | Два валопровода с винтами регулируемого шага (CP), подруливающие устройства | Перемещение морских буровых установок | Некоторые из самых мощных действующих буксиров |
| Толкач / речной буксир | Несколько валопроводов, плоскодонный корпус | Речные баржевые составы | Толкает баржи перед собой, а не буксирует за кормой |
| Шарнирно сочленённый буксирно-баржевый состав (ATB) | Обычная или азимутальная схема | Прибрежная перевозка грузов и топлива | Буксир фиксируется в вырезе кормы баржи |
Небольшие буксиры для марин, флотов рабочих судов и каналов могут иметь длину всего 10–15 m и один или два двигателя мощностью по несколько сотен киловатт. На другом конце диапазона находятся крупнейшие в мире буксиры-якорезаводчики с тягой на швартовах более 300 тонн.
Почему буксиры развивают такую большую тягу?
Буксиры развивают большую тягу, потому что преобразуют мощность двигателя в упор на очень малой скорости с помощью крупных гребных винтов, медленно вращающихся в насадках или азимутальных установках. Их корпус, двигатели и трансмиссия рассчитаны прежде всего на тяговое усилие, а не на скорость.
Совместно работают несколько конструктивных особенностей:
- Большие передаточные числа редукторов — двигатели, работающие при 1000–1900 rpm, вращают винты со скоростью в несколько сотен rpm или меньше, увеличивая крутящий момент.
- Крупные гребные винты — винт большого диаметра перемещает больше воды с меньшей скоростью потока, обеспечивая больший упор на каждый kW при малой скорости судна.
- Насадки Корта — кольцевая насадка вокруг винта увеличивает упор на малой скорости, поэтому большинство буксиров используют такие насадки.
- Двигатели для тяжёлых условий эксплуатации — дизели, рассчитанные на непрерывную работу, могут часами поддерживать полную мощность без превышения тепловых ограничений.
- Прочный корпус и буксирное оборудование — мощная кранцевая защита, буксирные лебёдки, направляющие буксирного троса и низкий широкий корпус для остойчивости при натяжении троса.
Какова мощность буксира?
Мощность буксиров варьируется от нескольких сотен лошадиных сил у небольших портовых и рабочих буксиров до более 20000 hp у крупнейших буксиров-якорезаводчиков. Большинство современных портовых буксиров оснащены двумя двигателями суммарной мощностью примерно 3000–7000 hp.
| Класс буксира | Типичная установленная мощность (ориентировочно) | Типичная тяга на швартовах (ориентировочно) |
|---|---|---|
| Небольшой портовый, маринный или рабочий буксир | 300–1500 hp | 5–20 t |
| Стандартный портовый буксир | 2000–5000 hp | 25–60 t |
| Крупный портовый буксир ASD или эскортный буксир | 5000–8000 hp | 60–100 t |
| Океанский буксир | 5000–15000 hp | 70–200 t |
| Крупный буксир-якорезаводчик | 15000–30000+ hp | 200–477 t |
| Речной толкач | ~1000–10000+ hp | Оценивается по способности толкать состав |
Эти значения представляют собой широкие диапазоны из опубликованных данных о судах и зависят от конструкции. Единственное достоверное значение тяги на швартовах для конкретного буксира — результат сертифицированных швартовных испытаний, проводимых в присутствии представителей классификационного общества и фиксируемых ими.
Распространённая оценочная формула предполагает умножение эффективной мощности двигателя в лошадиных силах примерно на 0.9 и на коэффициент движителя с последующим делением на 100. Это даёт примерно 1 тонну на 100 bhp для открытых винтов фиксированного шага и до примерно 1.26 тонны на 100 bhp для винтов регулируемого шага в насадках. Используйте её для приблизительной проверки, а не как проектное значение.
Какие двигатели используют на буксирах?
На буксирах используют судовые дизели для тяжёлых условий эксплуатации с номинальным режимом непрерывной работы или тяжёлого режима, обычно по одному на каждый валопровод или движитель. На небольших и средних портовых буксирах преобладают высокооборотные двигатели (около 1600–2100 rpm), тогда как на крупных океанских буксирах и якорезаводчиках часто применяются среднеоборотные двигатели.
Выбор двигателя для буксира
Выбор двигателя буксира определяется рабочим циклом. Портовый буксир может долго работать на холостом ходу, а затем на несколько минут выходить на полную мощность при обслуживании судна, тогда как океанский буксир может поддерживать высокую нагрузку сутками.
- Номинальный режим — выбирайте режим непрерывной работы или тяжёлой эксплуатации, допускающий неограниченную по времени работу при полной нагрузке. Определения режимов устанавливает производитель, обычно со ссылкой на условия ISO 3046.
- Мощность на валопровод — распределяйте общую мощность между двумя двигателями для резервирования; при отказе одного двигателя сохраняются управляемость и часть тяги.
- Номинальная частота вращения и крутящий момент — двигатели с меньшими оборотами и большим рабочим объёмом обычно лучше переносят длительную нагрузку.
- Редуктор или входной привод движителя — согласуйте двигатель с частотой вращения на входе азимутального движителя либо с реверс-редуктором для тяжёлых условий эксплуатации, например HCD800, или с более крупными агрегатами, такими как серия GWC, для большей мощности.
- Охлаждение — килевое охлаждение или коробчатые охладители подходят для портов с илом и мусором в воде; см. наше руководство по сравнению теплообменников и килевого охлаждения.
- Класс и выбросы — буксирам, эксплуатируемым под надзором классификационного общества или в районах контроля выбросов, требуются соответствующее одобрение класса и соответствие уровню норм IMO NOx.
Типичные классы двигателей для буксиров
- Небольшие буксиры и рабочие суда — рядные шестицилиндровые двигатели мощностью около 200–400 hp, например D683 мощностью 320 hp.
- Портовые буксиры — V12 или крупные рядные двигатели мощностью около 700–1500 hp на каждый борт, например 12M33C1000-15 V12 мощностью 1000 hp или SC38W950 мощностью 950 hp.
- Более крупные буксиры — главные двигатели мощностью от 1000 kW, например CW6250ZLC-1N, обычно с редукторами для тяжёлых условий эксплуатации.
Стандартной практикой является двухдвигательная конфигурация. Проект двухдвигательной установки портового буксира — пример применения пары главных двигателей V12 этого класса.
Какие данные нужно отправить при подборе двигателей для буксира?
Отправьте сведения о типе и длине буксира, компоновке движительной установки, требуемой тяге на швартовах и имеющихся двигателях, редукторах или движителях, а также укажите классификационное общество, если судно имеет класс. Приложите данные гребных винтов или движителей и размеры машинного отделения.
MARS подбирает согласованные двигатели и редукторы для замены силовых установок буксиров и нового судостроения, проводит испытания оборудования перед отправкой с письменным отчётом и видеозаписью и отгружает на условиях FOB или CIF Шанхай. Изготовление двигателей под заказ обычно занимает около 20 рабочих дней. Запросите предложение на согласованную движительную установку буксира.
Часто задаваемые вопросы
Что означает слово «буксир»?
Буксир — это судно, предназначенное для перемещения других судов или барж буксировкой либо толканием. Его отличительная особенность — большое тяговое усилие относительно размеров.
Что такое тяга на швартовах?
Тяга на швартовах — это статическое тяговое усилие, которое буксир может приложить к тросу, закреплённому в неподвижной точке, при нулевой скорости; обычно она выражается в тоннах. Её измеряют в ходе швартовных испытаний в присутствии уполномоченных наблюдателей.
Чем тракторный буксир отличается от буксира ASD?
У тракторного буксира движители расположены впереди миделя, и он буксирует преимущественно через корму, тогда как у буксира ASD два азимутальных движителя расположены в корме и он обычно работает через нос. Оба типа могут направлять тягу в любую сторону.
Что такое шарнирно сочленённый буксирно-баржевый состав?
Шарнирно сочленённый буксирно-баржевый состав (ATB) включает буксир, который входит в вырез кормы баржи и соединяется с ней штырьевым шарниром. Это позволяет паре работать почти как единое судно, сохраняя возможность отсоединения буксира.
Какой буксир самый большой в мире?
Island Victory, буксир-якорезаводчик-снабженец, переданный в эксплуатацию в 2020 году, широко упоминается как самый сильный буксир с тягой на швартовах около 477 тонн.
Используют ли буксиры дизельные двигатели?
Почти все используют. Стандартом являются судовые дизели для тяжёлых условий эксплуатации, при этом некоторые новые буксиры оснащаются гибридными дизель-электрическими установками, установками на LNG или электрическими установками с аккумуляторным питанием.
