A projekt bemutatása (Belvízi hajók gazdaságos felújítási lehetőségeinek elemezése) Modernisation of Vessels for Inland waterway freight Transport György Dávid Gábor e-mail: dgyorgy@vrht.bme.hu Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Vasúti Járművek, Repülőgépek és Hajók Tanszék
Általános információk Koordinátor: MARIN Hollandia Résztvevő partnerek: 1. MARIN 2. DST 3. Via donau 4. TU Delft 5. CMT 6. SPB 7. TNO 8. Ecorys 9. Autena Marine V.O.F. 10. S.M.I.L.E.-FEM GmbH 11. University of Plymouth 12. University Galati 13. Ship Studio 14. University of Belgrade - Faculty of Mechanical Engineering 15. Compagnie Fluviale de Transport 16. Ship Design Group SRL 17. Voies Navigables de France, VNF 18. Swerea Sicomp AB 19. ThyssenKrupp Veerhaven BV 20. HE-logistics Holding GmbH 21. Plimsoll Szolgaltato KFT 22. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 23. Masson Marine Tervezett munkaerő-ráfordítás: 294 emberhónap Költségvetés: 3,96 mln EU részarány: 2,79 mln Kezdés időpontja: 2011. nov.1. Időtartam: 36 hónap
Általános információk Fő célkitűzés: Belvízi hajók gazdaságos modernizációja Lehetőségek számbavétele Hatások vizsgálata Eredmény: alacsonyabb üzemeltetési költségek, kisebb környezetterhelés
Várható előnyök Általános információk Modernizálási lehetőségek számbavétele mérések és elemzések Hajótest Működés Teljesítmény Szerkezet Kapacitás Formai optimalizáció Ellenállás csökkentő eszközök Üzemanyagtakarékos működtetés lehetőségei Economy Planner Hatékony ság növelésé nek eszközei Tömeg Anyagok Szilárdsá g Jobb kihasználás Konkrét megoldási variációk tervezése, gazdasági és környezeti elemzése Eredmények bemutatása, szakma tájékoztatása
WP2 WP3 WP4 WP5 WP6 Általános információk WP1- Irodalomkutatás és mérések Hajótest Működés Teljesítmény Szerkezet Kapacitás WP7 Rendszer integráció WP8 Demonstráció WP9 - Tájékoztatás
A hajók: 2 önjáró, 3 tolóhajó Hajó opció Felújítási opció Beruházási költség ( ) Átalakítás időszükséglet Üzemanyagfogyasztás változás Rakkapcitás változás Herso I 1 Meghosszabítás 20%-al 200.000 4 hét +3%.. +5% 310.2 t 2 Trapéz alkalmazása 100.000 2 hét, bárkán -10%.. -15% N/A 3 Ship Studio megoldása 40.000 1 hét -10%.. -11% N/A Dunaföldvár 1 Tengelygenerátor beépítés 50.000 - > +0 N/A 2 Hátrameneti kormányok eltávolítása 215.000-265.000 3 hét -5%.. -7% N/A 3 Főgép és hajtásrendszer 1.425.000-3 - 6 csere 1.700.000 hónap 0% N/A Veerhaven X 1 Farrész átalakítása N/A N/A 0% N/A 2 Az orrsugár-gondola átalakítása N/A N/A 0% N/A 3 SCR szűrő alkalmazása 200.000-250.000 0 hét 0% N/A Inflexible 1 Hulladákhő felhasználás >> 20.000 1 hónap 8400.. 42.000 N/A kwh/év 2 Tengelybak eltávolítás 70.000-160.000 4 hét -5% N/A 3 Kormányrendszer átalakítás 200.000-300.000 2 hét -3%.. -4% N/A 4 Ship Studio megoldása 260.800 1 hét -13%.. -15% N/A Carpe Diem 1 A hajótest mellső vállainak átalakítása N/A N/A 0% N/A 2 Kormányrendszer átalakítása 200.000-320.000 2 hét -3%.. -4% N/A 3 Hátsó gondolák eltávolítása 160.000 4 hét 0%.. -3% N/A
A hajók: HERSO 1 Tulajdonos: Fluvius Önjáró dunai áruszállító L= 84.95m B= 9.5m T= 2.7m 1. variáció: Álló-lapátsor a hajócsavar előtt Ship Studio megoldása 2. variáció: Hajótest meghosszabbítása 20-25%-kal 3. variáció: Trapéz alkalmazása a hajótest és a bárka között
HERSO I: Hajótest meghosszabbítása 20-25%-kal
HERSO I: Trapéz alkalmazása a hajótest és a bárka között
HERSO I: Álló-lapátsor a hajócsavar előtt Ship Studio megoldása Átalakítási lépés Stator fejlesztés és gyártás Beépítés Összesen: Megtakarítás: Költség 95 000 EUR 15 000 EUR 110 000 EUR 12% teljesítményigény csökkenés
A hajók: DUNAFÖLDVÁR Tulajdonos: Helogistics 3 csavaros tolóhajó L= 37.2m B= 12.54m T= 1.95m 1. variáció: Orrsugár kormány beépítés, a hátrameneti kormányok elhagyása 2. variáció: Főgépek cseréje 3. variáció: Tengelygenerátor beépítés vizsgálata
Dunaföldvár: Tengelygenerátor beépítés vizsgálata Jelenleg: 2x70kW + 1x35kW, nem párhuzamosítható Beépítés helye: merev tengelykapcsoló Erőátvitel: mechanikus - fogasszíj Villamos gép: egyenáramú gép Hálózatra kapcsolás: szinkronizálható teljesítmény-igény vezérelt Összhatásfok függése: propulziós rendszer hatásfoka, tengelygenerátor üzemi időhányada, lehajtás veszteségei Eredmény: Jelen állapotban nem gazdaságos, javasolt fő és segédgép csere
Dunaföldvár: Orrsugár kormány beépítés, a hátrameneti kormányok elhagyása Oka: Hátrameneti kormányok áramlási veszteségeinek csökkentése, majd szükséges orrsugár kormány beépítése Hátrameneti kormányok eltávolítása, Új orrsugár gondola előkészítése beépített dízel segédgép és vízsugár hajtóművel,minden szükséges kiegészítővel. A gondola beépítése a korábbi fedélzetmesteri raktár helyére Eredmény: ~150-215 000 EUR beruházási költség, becsült fogyasztáscsökkenés akár 5-7%
Dunaföldvár: Főgépek cseréje Oka: Főgépek jellemző üzemállapotának eltolódása, azok jellemző hegymeneti túlterhelése. Átalakítás: Koncepció készítése a főgépek, a tengelyvezeték és a propellerek átalakítására, cseréjére. Az eredeti 3x515kW-os gépek 3x750kWosra cserélve. Új tengelyvezetékek és propellerek Eredménye: 1.45 1.7 m EUR beruházási költség Nincs jellemző üzemanyag fogyasztás változás a megnövekedett teljesítmény miatt, Megnövekedett hegymeneti kapacitás 6-ról 9 bárkára.
A hajók: VEERHAVEN X Tulajdonos: TKV 3 csavaros rajnai tolóhajó L= 39.98m B= 15.0m T= 1.70m 1. variáció: hajócsavar-alagutak optimalizálása 2. variáció: az orrsugár-hajtómű gondola alakjának optimalizálása 3. Variáció: NOx és PM kibocsájtás csökkentés elemzése SCR filter
Veerhafen X: NOx és PM kibocsájtás csökkentés elemzése SCR filter
A hajók: INFLEXIBLE Tulajdonos: CFT 2 csavaros szajnai tolóhajó L= 22.2m B= 9.45m T= 2.5m 1. variáció: Az energiaellátási rendszer modernizálása, hulladékhő visszanyerése 2. variáció: Tengelybak eltávolítás 3. variáció: Kormányrendszer újratervezése, optimalizálása 4. variáció: Álló-lapátsor a hajócsavar előtt Ship Studio megoldása
Inflexible: Az energiaellátási rendszer modernizálása, hulladékhő visszanyerése Huladékhő felhasználás: Gőz segédközeggel Közvetlen expanzióval (másodlagos turbina) Kombinált módon 1. eset: Hasznosítható energia: 3-5% gépteljesítmény (20-25 kw / gép) Üzem: 3000 óra/év gépüzem (210g/kWh, ~700EUR/tonna üzemanyag ár mellett) Megtakarítás: 17 500 22 000 EUR / év Beépítési költség: legalább 200 000 EUR 2. eset: 5 kw segédüzem kiváltása Üzem: 3000 óra/év (segédgép: 300 g/kwh kiváltása az üzem egy részében) Megtakarítás: 1750 8800 EUR / év Költség: 20 000 EUR (5 kw)
Inflexible: Tengelybak eltávolítás 51.8Hz <-> 24Hz függőleges rezgés sajátfrekvenciája -> nem várható probléma Átalakítási költség: 35 80 000 EUR Egy gyűrű esetén 70 160 000 EUR 2 gyűrű (teljes hajóra) Átalakítás időigénye: ~ 4 hét Üzemidő kiesés Üzemanyag fogyasztás: 5% csökkenés várható
Inflexible: Kormányrendszer újratervezése, optimalizálása Átalakítási költség: 200-300 000 EUR Kormánygép cserével 50 000 EUR Kormánygép csere nélkül Üzemanyag fogyasztás: 3-4 % csökkenés Kormánygép cserével Átalakítás időigénye: 2 % csökkenés Kormánygép csere nélkül 2 hét
Inflexible: Álló-lapátsor a hajócsavar előtt Ship Studio megoldása Gyártási költség: Teljes átalakítási költség: Üzemanyag fogyasztás: 230 000 EUR 260 000 EUR (beépítéssel) ~14 % csökkenés
A hajók: CARPE DIEM Tulajdonos: Wilco Ooms Önjáró rajnai áruszállító L= 110m B= 11.4m T= 2.75m 1. variáció: hajótest mellső vállak finomítása 2. variáció: új kormányrendszer 3. variáció: a hátsó gondolák eltávolítása
Carpe Diem: Új kormányrendszer Átalakítási költség: Üzemanyag fogyasztás: Átalakítás időigénye: 300 000 EUR 3.5-4 % csökkenés 2 hét
Carpe Diem: Hátsó gondolák eltávolítása (rövidítése) Átalakítási költség: Üzemanyag fogyasztás: Átalakítás időigénye: 2 x 80 000 EUR 0 3 % csökkenés ~ 4 hét
Az Economy Planner Guidance - mérő és kiértékelő rendszer Cél: Gazdaságos sebesség, helyzet Érkezési idő Rakomány-képesség becslés (útvonal, vízállás, hajó, ) Valós idejű adatfeldolgozás Mérendő paraméterek: Hajón: Hajótest alak, Navigációs adatok, Fordulatszám, Fogyasztás Folyón: Meder és sodor adatok Vízállások és interpoláció, időbeli előrejelzése Szükségesek: Hidrológiai modellek Ellenállás-számítási modellek Forgalmi adatok (AIS, RIS) Eredmények: Legjobb pozíció a mederhez képest, Optimális teljesítmény-felhasználás Rakomány maximum, vízmélységet és szabad magasságot figyelve Érkezési idő becslés
Az Economy Planner
Az Economy Planner Alkalmazhatósági körzet: (pl.) Rajna: mély víz, nagy fogalom, kiépített partfal, kisebb hajózható hossz Duna: helyenként sekély víz, alacsonyabb forgalom, nagyban változó meder, nagy hajózható hossz Feladatunk: az Economy Planner bemenő adatainak felkutatása a Dunán való alkalmazhatóság érdekében Eddigi eredmények - Duna: - Kevés jól használható térkép - Meder- és sodoradatok részleges hiánya - Mederváltozékonyság
Köszönöm a figyelmet! Dr. Simongáti Győző György Dávid Gábor BME - VRHT