на каком топливе ходят яхты

Виды топлива для судоходной отрасли

Морской транспорт до 2020 года считался одним из наиболее сильных источников загрязнения окружающей среды. Крекинг-мазут — самое популярное топливо для судов — содержит в составе в среднем 3,5% сернистых соединений. Для сравнения, содержание сернистых примесей в бензине и дизеле единственного допустимого в России класса экологичности Евро-5 не может превышать 0,001% от общей массы продукта. Но IMO Sulfur 2020 — принятое Международной морской организацией постановление, которым регламентируется содержание сернистых компонентов в топливе для речного и морского транспорта — не более 0,5%, что в корне меняет ситуацию на рынке нефтепродуктов для судоходной отрасли.

Чем заправляют речной и морской транспорт

По весьма приблизительным подсчетам каждый год судоходная отрасль расходует около 400 миллионов тонн нефтепродуктов, а это 10% от затрат всего транспортного сектора на планете. Но хотя тяжёлый флотский мазут (HFO), полученный в результате перегонки нефтяного сырья, считается основным видом судового топлива, у него существуют аналоги — сжиженный газ, газойль (MGO).

Судовое маловязкое топливо — аналог «сухопутного дизеля» для заправки газотурбинных и дизельных двигательных установок морского и речного транспорта. Изготавливается аналогично автомобильному и тракторному дизелю — путём смешения дизельных фракций с газойлями. При этом готовые СМТ характеризуется сравнительно высоким содержанием сернистых компонентов — до 1,5% на килограмм готового продукта, а также пониженным цетановым числом.

Флотский мазут (HFO) получают из смешанных в определенных ТУ и ГОСТами пропорциях остаточных нефтепродуктов с дизельными фракциями. Такие мазуты сжигают в судовых котельных, используют для затопки дизельных и газотурбинных установок.

В рамках действующих ГОСТов выпускают две марки флотского мазута для ВМФ: Ф5 и Ф12, где числа — показатели вязкости топлива. Для коммерческого использования судовые топлива выпускают по более лояльным ТУ 0252-014-00044434-2001:

ИФО-30 (аналог ISO-F-RMC 10) включает 30-40 % средне-дистиллятных продуктов, ИФО-180 (аналог ISO-F-RMC 25) — 8–15 %, ИФО-380 (аналог ISO-F-RMC 35) — менее 5 %.

Россия — одна из стран, ратифицировавших IMO Sulfur 2020, поэтому с 1 января 2020 года в стране установлено ограничение на содержание сернистых компонентов в топливе для судов — не более 0,5%.

Сжиженный газ — аналог флотского мазута, с экономической и экологической точек зрения. Сжигание газа производит до 90% меньше вредных выбросов в окружающую среду. Но главное препятствие на пути к глобальному переводу российского судоходства на СПГ — далеко не весь морской и речной транспорт может быть переоборудован для использования сжиженного газа в качестве основного топлива.

Судовой газойль (MGO) или лёгкое топлива — еще одна альтернатива, более доступная для перевозки судов с мазута, но стоящая примерно в полтора раза дороже. Ключевой козырь газойля — пониженное содержание сернистых компонентов — менее 0.1% на килограмм готового топлива. Именно MGO — основной вид топлива, которым заправляют седа для прохода через зоны ECA — зоны, где действуют собственные правила и ограничения на выбросы отходов от сгорания судового топлива.

Состав и присадки в топливе для судоходной отрасли

Легкое и тяжелое (мазуты) разновидности судового топлива считаются основными видами продуктов нефтегазовой отрасли, применимых для заправки речного и морского транспорта. Общие характеристики наглядно видны на рисунке.

Сравнение составов легкого судового топлива и флотского мазута

Ключевым фактором, оказывающим влияние на характеристики топлива, является качество нефтяного сырья для его производства. Для стандартизации свойств и сокращения расходов на производство, производители добавляют в готовое топливо разного рода химические реагенты и синтетические присадки. Такие «благородные примеси» понижают вязкость, температуру застывания, текучесть СМТ и мазутов.

Чаще других в составе топлива для судов встречаются следующие добавки: Депрессорные присадки, отвечающие за повышение температуры застывания, тем самым улучшает общую прокачиваемость топлива в условиях низких рабочих температур; Депрессорно-диспергирующие — нужны для снижения температур текучести и застывания маловязких судовых топлив всех видов; Деэмульгаторы — усиливают плотность нефтепродукта, тем самым улучшая процесс расслоение нефтепродукта с водой; Поглотители сероводорода — необходимое дополнение для богатых сероводородными компонентами тяжелых мазутов; Активатор горения — поднимает эффективность и КПД судового топлива.

Какое из видов топлива в итоге станет основным после внедрения обновленных экологических стандартов пока судить рано. Но понятно, что тяжелый мазут, даже при комплектации судов специальными установками для очистки выхлопов, рискует постепенно уйти прошлое, вслед за давно забытым «теплоходным углем». Нефтеперерабатывающие компании финансируют десятки исследований по поиску наименее безопасного для экологии, но доступного по цене и эффективного топлива для речного и морского транспорта. Вполне возможно, что совсем скоро появятся принципиально новые виды судового топлива, которые сделают транспортировку грузов дешевле и без вреда для окружающей среды.

Источник

Топливная эволюция в морской индустрии: планы и возможности

Дайджест новостей 20-26 сентября

Bering 145. Сила эксплорера, красота суперяхты

Еще не так давно, на рубеже веков, вопрос, на каком топливе строить яхту, не поднимался, но теперь, когда судоходство находится на грани перехода на альтернативные виды горючего, об этом стоит серьезно задуматься.

Крупные верфи, вынужденные строить суперяхты для требовательных заказчиков, можно сравнить с родильными домами, где появляются на свет и внедряются новаторские инженерные решения и прогрессивные технологии. Заслуги задействованных в яхтенной индустрии изобретательных умов сложно переоценить, однако нужно признать, что очень многое приходит на яхты из «большого» флота: коммерческого, военного, экспедиционного и рабочего. Создавать суперяхты без оглядки на мировой опыт судостроения невозможно хотя бы потому, что на нем основаны правила регистров, и объемы финансирования инженерных изысканий многократно превышают возможности заказчиков-одиночек, пусть даже архисостоятельных. Поэтому сегодня человеку, стоящему перед выбором, какое топливо предпочесть для будущей лодки, разумно посмотреть, что происходит в мировом коммерческом флоте: понять тенденции, оценить риски и принять оптимальное решение, — чтобы спущенная через несколько лет яхта не оказалась морально устаревшей.

С 1950-х годов, когда флот перешел с угля на мазут, топливная картина в судоходстве почти не менялась. Да и зачем, если самое низкокачественное тяжелое топливо с нефтеперерабатывающих заводов никому, кроме кораблей, не нужно, а потому дешево. Объемы его производства достаточные, каналы поставки хорошо развиты, и если бы не пресловутое глобальное потепление и конечность запасов нефти, то проблемы бы не возникло. Но она есть, и мир вплотную приблизился к черте, которую судоходство должно пересечь на новом топливе.

Цели ясны, пути — неведомы

Сегодня судовладельцы озабочены тем, как привести свой флот в соответствие с принятой стратегией IMO по снижению выбросов парниковых газов. За точку отсчета взят 2008 год, а за финал — 2100 год, когда судоходство должно стать полностью безуглеродным. Назначены и промежуточные цели: к 2030 году интенсивность выбросов (метрика, которая исчисляется в граммах углекислого газа на тонну груза, перемещенного на одну милю) должна снизиться на 40% по сравнению с 2008 годом, а к 2050 году необходимо уменьшить ее на 70%. Как этого добиться, пока не понимает никто.

Выбросы парниковых газов (г со2/т·км) от разных видов транспорта (IMO, 2009)

«Достижима ли абсолютная декарбонизация судоходства, еще неясно, однако это не означает, что к ней не нужно стремиться, — говорит Эрик Нихус, директор по развитию DNV GL. — Очевидно, что за один присест сделать это невозможно, поэтому не стоит надеяться на появление чудесной черной коробки, которая разом решит все проблемы. Вместо этого нужно принимать посильные меры и ставить промежуточные цели. IMO плотно занимается этим, и в ближайшие годы должен начать работу International Maritime Research and Development Board (IMRB) — международный совет, который будет курировать исследования в области поиска перспективного судового топлива и разрабатывать технологии более эффективного использования энергии. Параллельно разработают интегральные углеродные коэффициенты для оценки экологичности топлива, которые будут учитывать не только выбросы в судоходстве, но и негативные последствия для природы при производстве горючего. Кроме того, будет создан индекс EEDI (Energy Efficiency Design Index), чтобы можно было объективно оценивать экологичность судов».

Хотя пандемия замедлила работу комиссий IMO, они делают все возможное, чтобы не допустить отсрочки принятия связанных с парниковыми газами законов и правил. В ЕС рассматривают введение морского налога на углекислый газ и прорабатывают единый европейский закон о климате, призванный сделать к 2050 году экономику и жизнь общества нейтральной по отношению к климату. При этом депутаты Европарламента критикуют IMO за низкий темп работы, намекая, что если та не поспевает, то ЕС готов взять на себя инициативу по вопросам «озеленения» судоходства.

Смена видов топлива в судоходстве

Позиция чиновников понятна, но что думает по этому поводу индустрия? Подробный ответ на этот вопрос дает исследование о перспективах и сложностях декарбонизации судоходства, которое провела компания Shell при поддержке Deloitte. В нем опросили более 80 директоров и топ-менеджеров крупных компаний из разных частей света. Результаты говорят о том, что многие заняли выжидательную позицию, аргументируя ее тем, что технологии еще разрабатываются, инфраструктура не готова, а высокая конкуренция заставляет бизнес оптимизировать расходы. Один из опрошенных назвал ситуацию тупиковой, но в целом у респондентов позитивные настроения, и большинство их них считают, что поставленные IMO цели достижимы, а декарбонизация входит в тройку самых важных задач индустрии на ближайшие десятилетия.

Под давлением новых ограничительных законов игроки рынка начинают формировать коалиции и союзы, инвестировать в пилотные проекты и искать пути снижения объема вредных выбросов, поскольку уверены, что выработать новую парадигму и выйти из тупика можно лишь общими усилиями.

Камо грядеши?

«Мы умеем строить космические корабли, которые летают на Луну и возвращаются, но не можем сделать „зеленые“ суда? — возмутился один из участников исследования Shell. — Неправда, мы можем!»

В этих словах большая доля правды, но, учитывая многообразие возможных решений, существует риск погрязнуть в обсуждениях и спохватиться лишь тогда, когда будут упущены все сроки.

Итак, какими путями идти к частичной и полной декарбонизации судоходства? Во-первых, на объем выбросов напрямую влияет расход топлива, поэтому необходимо всеми способами: гидродинамическими, механическими, логистическими — добиваться его снижения. Здесь все более или менее понятно: на строящихся и на существующих судах можно оптимизировать обводы корпуса, подбирать наилучшие пропульсивные системы, минимизировать обрастание, использовать воздушную смазку, ограничивать скорость движения, искать более выгодные маршруты с учетом погоды, утилизировать тепловую энергию двигателей и т. д. Судовладельцы, принявшие это на вооружение, уже снизили выбросы своего флота на треть по сравнению с 2008 годом, однако перешагнуть порог 40% можно, только перейдя на другое топливо. Сегодня этот шаг даст дополнительные 20−25%, а в перспективе поможет полностью избавиться от выбросов парниковых газов.

Возможности для снижения объема выбросов парниковых газов

Ежегодно судоходство потребляет 3,3 ПВт·ч энергии. Для сравнения, этого достаточно, чтобы поддерживать привычную жизнь в Нью-Йорке на протяжении 60 лет. Поэтому первый вопрос, на который предстоит ответить сообща, звучит так: какое альтернативное топливо может дать мировому флоту 12 ЭДж в год? А времени на размышления крайне мало, ведь для судостроения 2030 год — это уже завтра, а 2050 год находится на расстоянии всего одной «корабельной жизни».

Прежде чем перейти к разбору альтернатив тяжелому дизельному топливу, нужно сказать несколько слов об электричестве и атомной энергии. 85% выбросов парниковых газов приходится на дальние морские плавания, где электрические суда не рассматриваются, поскольку никакие батареи и «зеленые» генераторы пока не способны обеспечить требуемую автономность. Вместе с тем электрификация малых судов возможна и нужна, но их удел — в основном прибрежное плавание. Что касается атомоходов, то это единственное из готовых решений, которое можно быстро воплотить в жизнь, но общество совершенно не готово принять сопутствующие ему риски, хотя существует мнение, будто отрицательные стороны атомной энергетики окажутся вторичными по сравнению с последствиями ускорившегося глобального потепления.

Сжиженный природный газ (LNG) и сжиженный нефтяной газ (LPG)

На сегодня сжиженный природный газ является единственной реальной альтернативой мазуту, так как производится в достаточном количестве. Строить суда под LNG дороже, но зато сам газ существенно дешевле, и цена на него падает, поэтому начальные инвестиции сравнительно быстро окупаются. В продуктах сгорания LNG нет опасных соединений серы (SOx), на 85% меньше оксидов азота (NOx) и на четверть меньше углерода, поэтому у него есть все шансы стать переходным горючим — своего рода мостом между мазутом и топливом будущего, которое еще предстоит разработать.

Есть у LNG и проблемы: поскольку он состоит преимущественно из метана, чей парниковый эффект в 84 раза выше, чем у углекислого газа (20-летний коэффициент), его утечки из хранилищ и проскальзывание через двигатели могут приводить к худшим последствиям для климата. По прогнозам DNV GL, с 2018 по 2022 год потребление LNG в качестве корабельного топлива вырастет в пять раз. Сейчас его в основном используют на небольших пассажирских паромах и офшорных обслуживающих судах, тогда как среди заложенных судов на LNG доминируют контейнеровозы и крупные круизные лайнеры.

Доступность альтернативных видов топлива

Готовность технических норм для разных видов топлива

«Производители судовых двигателей стараются максимально использовать технические наработки по дизелям, чтобы адаптировать их под сжиженный природный газ, — говорит Всеволод Гаврилов, директор „Volvo Penta Россия“. — Много чего уже сделано, но пока все сводится к тому, что наиболее эффективный вариант в отношении расхода топлива и мощности — форсунки с многоступенчатым впрыском под высоким давлением для впрыска LNG и примерно 10% дизельного топлива».

Параллельно с технологиями развивается инфраструктура и растет количество плавучих бункеровщиков, однако критики говорят, что за счет перехода на LNG достичь промежуточной цели 2050 года не получится, и газификация лишь отвлечет индустрию от инвестиций в топливо с нулевым углеродным коэффициентом.

Что касается сжиженного нефтяного газа, то индустрия ждет ввода в эксплуатацию первых судов, которые появятся к концу этого года. У LPG нет проблем с проскальзыванием в двигателях: он гораздо проще в обращении и доступен по всему миру, поэтому наладить бункеровку сравнительно легко. Как и LNG, он требует в 2−3 раза больше места на борту для обеспечения той же автономности по сравнению с мазутом, а его преимущество по углеродным выбросам в среднем составляет 17%.

Водород

Аммиак

Об этом альтернативном топливе много говорят в первую очередь потому, что его можно использовать в двигателях внутреннего сгорания (необходим запальный газ). Кроме того, у аммиака много сходств с LPG в плане материалов и общей архитектуры топливной системы, его легко хранить (хотя нужно в 4 раза больше места, чем для дизеля) и перевозить морем. Но есть у него и серьезные недостатки: это крайне токсичное и коррозионное топливо. Производить его, как и водород, без ущерба для окружающей среды достаточно дорого, и если индустрия вдруг решит сделать ставку на аммиак, то ей придется в одиночку развивать инфраструктуру, ибо для автопрома и авиации он совершенно не интересен, а значит, никаких глобальных инвестиций ждать не приходится. Учитывая, что у некоторых портов ушло десять лет на то, чтобы получить согласование на бункеровку LNG, с аммиаком все будет гораздо сложнее. Тем не менее под него продолжают разрабатывать специальные двигатели и топливные ячейки, хотя вряд ли мы увидим до 2030 года что-то масштабное, помимо пилотных проектов.

Метанол и синтетическое топливо

На метиловом спирте сегодня ходят десять судов, в том числе одно пассажирское, и еще 15 заказано. Если производить метанол из биомассы, можно на 80% сократить выбросы парниковых газов, однако стоимость топлива при этом получается очень высокой, что останавливает судо-владельцев. Та же проблема характерна и для синтетического топлива, которое получают из водорода и оксида углерода: его легко адаптировать к существующей инфраструктуре и двигателям, но производить экологичным способом в достаточном объеме и по конкурентной цене пока не получается. А раз так, то очевидно, что никто не будет строить суда на новом топливе без полной уверенности в том, что их можно будет заправить хотя бы в 20 крупнейших портах мира. В качестве полумеры обсуждаются варианты добавления в традиционное топливо биодизеля или, например, летучих органических соединений (на некоторых судах это уже используется), что позволяет уменьшить объем выбросов, но не решает проблему полностью.

На распутье

Пока IMO, чиновники и владельцы судоходных компаний пытаются выбрать верный путь, производители корабельных двигателей держат руку на пульсе и проектируют модели для разных видов топлива, чтобы оперативно запустить их в производство, как только будет задано генеральное направление. Много разработок посвящено тому, чтобы существующие дизельные двигатели могли работать на смеси разного топлива (пусть и с потерей мощности), ведь мало кто захочет и сможет быстро заменить парк двигателей у работающего флота.

Впрочем, бюрократию пока никто не отменял: в IMO входит 174 страны, и многие руководители крупных компаний полагают, что разработка и принятие нормативно-правовой базы займет годы, напоминая о том, что на подготовку регламента IMO 2020 ушло 15 лет, а ведь это была несравнимо более простая задача, чем общая декарбонизация судоходства. Кроме того, судовладельцы опасаются, что если законы начнут принимать на уровне регионов, а не глобально, то это усложнит процесс и создаст предпосылки для неравноправной конкуренции. Например, если ЕС начнет регулировать выбросы раньше, чем IMO, то европейским компаниям придется взять на себя большую часть расходов по сравнению с конкурентами из других частей света. Не стоит забывать, что в этой индустрии обостренное чувство справедливости: судовладельцам зачастую неважно, сколько что стоит, главное, чтобы цена была одинакова для всех.

Широкий спектр топлива и переходные технологии

Интересен и другой факт: данные о выбросах парниковых газов в судоходстве строго конфиденциальны плюс нет единых стандартов, по которым они рассчитываются, тогда как судовладельцы хотят прозрачности: видеть «экологические паспорта» кораблей своего флота и оценивать эффективность принимаемых мер по его «озеленению». До тех пор, пока эта проблема не решится, добровольцев на декарбонизацию будет мало. Очевидно, что пионерами перехода на новое топливо (вынужденно?) станут крупные государственные и акционерные компании с масштабным флотом и мощной финансовой подушкой, а все остальные последуют за ними. Но даже тогда новое топливо нужно будет рассматривать исключительно в контексте других отраслей с их инфраструктурой, ведь в противном случае судоходству не выстоять.

Народ требует

Доставка товаров морем играет огромную роль в жизни каждого человека, но роль эта невидимая: большинство из нас не осознает ее важность и, значит, пока не готово платить больше за товары, доставленные «зелеными» кораблями. А то, что декарбонизация судоходства приведет к удорожанию товаров, особенно на начальных ее этапах, сомнению не подлежит. Тем не менее на судоходство уже оказывается сильное социальное давление, которое не сводится к гринписовским протестным акциям. Когда клиенты, сотрудники и инвесторы все чаще предпочитают «зеленые» компании, возникает повод задуматься даже у тех, кто непоколебимо уверен в том, что в рынке можно оставаться всегда исключительно благодаря низким ценам. Запрос доставлять товары более экологичным способом уже существует, и те, кто игнорирует его, вскоре могут остаться без заказов. Кстати, то же справедливо и для верфей, строящих суперяхты: именно об этом говорил Хэнк де Врис, генеральный директор Feadship de Vries, в своей речи на METS 2019. Но что же делать, если готового решения нет, а двигаться вперед нужно?

Взгляд участников отрасли на альтернативное топливо

Большинство респондентов исследования Shell говорят о том, что сейчас необходимо мыслить широко и системно, начинать с малого и быстро масштабировать достижения в случае успеха. Чтобы ковчег декарбонизации сдвинулся с места, необходим запрос на экологичное судоходство со стороны клиентов; понятные глобальные законы и временные рамки; межиндустриальные научно-исследовательские программы, направленные на поиск нового топлива; пилотные проекты и организация, способная четко координировать все эти усилия. Тем более начинаем мы не на пустом месте, и у IMO есть минимум два успешных примера смены парадигмы: переход к конструкции танкеров с двойными бортами (за 20 лет количество таких судов выросло с 10 до 99%) и применение топлива с пониженным (0,5%) содержанием серы.

Яхты — крайне малая и сравнительно безобидная в экологическом плане часть мирового флота, но рано или поздно им тоже придется забыть о дизельном топливе. Так стоит ли выжидать, продолжая поддерживать морально устаревшие технологии, которые через 10−20 лет, возможно, окажутся на обочине, если почти все верфи мирового уровня уже предлагают рабочие «зеленые» решения, вполне подходящие для прогулочного судна?

Источник

Как выбрать яхту по типу двигателя

В отличие от катеров, на которых распространены подвесные моторы, моторные яхты оснащаются исключительно стационарными силовыми установками. С развитием технологии, правда, «подвесники» научились ставить даже на достаточно большие ( длиной 10-12 метров) и обитаемые лодки, однако их все же нельзя назвать в полном смысле моторными яхтами — скорее, это каютные катера, эдакое переходное звено в цепочке эволюции пауэрбота в яхту.

Про подвесные двигатели мы подробно поговорим в статье, посвященной катерам. Здесь же речь пойдет о разных типах стационарных (размещённых внутри корпуса) силовых установок. Они различаются по двум основным параметрам: по типу топлива и по конструкции привода, с помощью которого энергия от мотора передаётся на гребной винт.

Бензин, дизель, электричество

Большинство катеров заправляют бензином либо приводят в движение за счёт электрического двигателя, работающего от аккумулятора. Дизельные двигатели на самых маленьких лодках — скорее исключение.

Когда же длина корпуса преодолевает границу в 10,6 метра (35 футов), вариантов двигателей с точки зрения используемого топлива резко становится больше.

Более того, именно в сегменте 10,6–13,7-метровых (35-45-футовых) лодок владельцы получают наиболее богатый выбор двигателей.

Хочешь, ставь дизельный вал. Хочешь — бензиновую поворотно-откидную колонку.

Затем разнообразие снова снижается. На яхтах длиной от 14 метров начинают доминировать дизельные моторы. С ростом длины корпуса растут и требования к мощности двигателя, и бензиновые моторы показывают себя менее эффективными.

Плюсы и минусы бензиновых лодочных моторов

Главное преимущество бензинового двигателя внутреннего сгорания — компактность и небольшой вес, по сравнению с дизельными двигателями той же мощности. Кроме того, бензиновые двигатели тише и производят меньше вибраций.

Однако бензин огнеопасен, взрывоопасен и стоит дороже дизеля. Кроме того, бензиновый двигатель расходует в среднем на 40% больше топлива.

Преимущества дизельных моторов для яхт

Дизельные двигатели внутреннего сгорания более экономично расходуют топливо и менее пожароопасны. Сам дизель дешевле бензина, а выхлоп от него содержит более низкий процент угарного газа, то есть менее вреден для здоровья.

При должном обслуживании дизельный двигатель способен прожить в два раза дольше бензинового.

Но вес дизельного двигателя в среднем в два раза превышает вес аналогичного бензинового. Как раз в том числе из-за больших габаритов их крайне редко используют на небольших катерах. Да и стоят дизельные двигатели заметно дороже бензиновых аналогов.

Подробно о том, как выбрать между бензином и дизелем, мы уже рассказывали в этой статье.

Электрические моторы: для любителей природы и тишины

Как следует из названия, в случае электродвигателя энергию для вращения винта привод получает не от теплового расширения газа, как в двигателе внутреннего сгорания, а от электричества, накопленного в аккумуляторе.

На стоянке зарядить батареи на борту можно от береговой сети. А во время плавания запас обычно восполняют за счёт солнечных батарей. Реже можно встретить гидрогенераторы: пока яхта движется, вода, проходя под днищем, вращает винт, соединённый с динамо-машиной, которая и вырабатывает электричество. К совсем уж экзотическим вариантам относятся ветрогенераторы и водородные двигатели на топливных элементах.

Основные преимущества электродвигателей — отсутствие вредных выбросов в воду и атмосферу и бесшумность. Имея электродвигатель на борту, экипаж может без опасений зайти даже в заповедные акватории. Работа двигателя не нанесёт вреда местной флоре и фауне. По поверхности воды за лодкой не будет тянуться шлейфом плёнка из нефтепродуктов.

Однако мощность электродвигателей невелика, поэтому хорошо разогнать большую яхту им оказывается не под силу.

Яхты, работающие только на электричестве, можно встретить довольно редко. Бренды Greenline (Словения) и Silent Yachts (Австрия) предлагают чисто электрические варианты своих моделей, однако гораздо более популярны гибридные силовые установки. О них и пойдет речь далее.

Гибриды: преимущества электричества и дизеля в одном флаконе

На борту гибридной яхты устанавливается одновременно и традиционный двигатель внутреннего сгорания, и электродвигатель. Основное время такое судно идет на дизеле или в «смешанном» режиме, но при необходимости может перейти и только на электричество.

Обычно электрический режим используется во время стоянок. Аккумуляторы питают все системы жизнеобеспечения на борту, так что можно стоять на якоре в тишине и комфорте. Так, владельцы яхт Greenline могут забыть о генераторе на время стоянки продолжительностью до трёх суток.

Тип привода: «вал», «колонка», «под»

Приводы стационарных двигателей отличаются большим разнообразием конструкций, каждая из которых обладает своими преимуществами и недостатками.

Вал (Shaft)

Двигатель с валовым приводом — простейший вид судового стационарного двигателя. Мотор устанавливается на миделе (direct drive) или в кормовой части яхты (V-drive). Это вопрос не только планировки, но и конструкции вала. Как бы то ни было, в обоих случаях в сторону транца от вала отходит вращающаяся вокруг своей оси «палка» (собственно вал). На конце вала, выходящем из корпуса яхты, и закреплён гребной винт.

Перо руля никак не связано с винтом и расположено за ним, ближе к транцу.

Валы относительно дёшевы и надежны. Их используют даже с очень мощными двигателями. К тому же обслуживать их во время стоянки проще, чем поворотно-откидные колонки (о которых речь пойдет ниже), а служат они дольше.

У вала, устанавливающегося на миделе, более простая конструкция и он экономичнее потребляет топливо. Но расположение машинного отделения на миделе может быть неудобным. Это лишает владельца мастер-каюты в самом комфортном месте на нижней палубе.

У кормовых валов типа V-drive в соответствии с названием вал разделён на два элемента, расположенных под углом друг к другу, как символ

Вал — отличный вариант для крупных яхт, которые постоянно находятся в воде и со временем могут обрастать полипами. Кроме самого винта им практически негде поселиться.

Так как вал не участвует в маневрировании лодки, а только толкает её вперед, у него в отличие от поворотно-откидной колонки нет никаких подвижных резиновых гофрированных оболочек (сильфонов), которые необходимо периодически менять. На вал ставят сальниковое уплотнение, которое может со временем начать протекать, но его обслуживание обходится недорого.

К минусам вала можно отнести то, что винт и перо руля уходят глубоко в воду. С валом лодка вряд ли сможет ходить по мелководью и подходить вплотную к берегу. Хотя с точки зрения безопасности при спасении утопающего такое положение винта — преимущество, а не недостаток.

Чтобы сгладить этот недостаток, на некоторых современных моделях валы «утапливают» в корпус, размещая в полутуннелях.

Так поступает, например, шведская верфь Nimbus.

Еще один минус валов — на глиссирующих яхтах двигатель с таким приводом по сравнению с поворотно-откидной колонкой менее экономично расходует топливо. Максимальная доступная скорость в этом случае тоже будет ниже.

Но поддерживать скорость, разогнавшись, валу проще. А стабильность обеспечивается не триммерами двигателя, а за счёт смещения центра тяжести к миделю.

Кроме того, на валах требуется использовать так называемую электрохимическую «катодную защиту» для предотвращения коррозии. Для этого на вал устанавливают металлический анодный протектор, который деградирует вместо вала. Менять протектор необходимо ежегодно. Но то же требуется и для поворотно-откидной колонки.

Валы очень требовательны к качеству корпуса и расположению центра тяжести лодки. Поворотно-откидные колонки более лояльны к огрехам дизайна.

Но если всё сделано правильно, то с валами яхта более манёвренна. Два вала можно запустить в противоход, чтобы один винт толкал корпус вперёд, а второй — назад. Так лодка будет крутиться вокруг своей оси практически на месте. С поворотно-откидными колонками, конечно, тоже можно проделать подобный фокус. Но эффективность такого манёвра будет ниже.

Стоит помнить, что управление любой лодкой с валами в любом случае требует определённой сноровки.

Это особенно ощутимо, если на борту не установлено дополнительное подруливающее устройство. При этом даже при наличии необходимых навыков лодкой с одним валом управлять намного сложнее, чем лодкой с одной поворотно-откидной колонкой. Но с двумя валами (что, к счастью, встречается чаще) разница заметно сглаживается.

Основные производители судовых двигателей с валовым приводом — MAN, Caterpillar, MTU (Rolls-Royce), Volvo Penta, Cummins.

Поворотно-откидная колонка (Sterndrive)

Поворотно-откидная колонка — это гибрид стационарного и подвесного двигателя, который взял лучшее из обоих миров. Впервые такой тип привода появился в начале 1960-х годов и быстро стал очень популярным. С тех пор они являются главными конкурентами валов.

По сравнению с валами поворотно-откидные колонки дешевле, тише и экономичнее расходуют топливо.

Мотор с таким приводом всегда устанавливается внутри лодки максимально близко к транцу и присоединяется к внешней двигательной установке — по сути, нижней половине подвесного двигателя. Мотор вращает небольшой приводной вал, на конце которого закреплён гребной винт.

Расположение колонки и её компактность (по сравнению с валовым приводом) позволяют сделать машинное отделение меньше и освободить пространство для жилых кают.

Как и в случае с обычным подвесным мотором, внешнюю часть установки можно наклонять и поворачивать, чтобы изменять направление, в котором двигатель толкает корпус.

Благодаря этому лодке с поворотно-откидной колонкой не нужно дополнительное отдельное перо руля, как яхте с валом.

Благодаря положению двигателя корпус с поворотно-откидной колонкой обладает улучшенными гидродинамическими качествами, ведь винт на транце не создаёт дополнительного сопротивления воды под днищем и не тормозит судно. За счёт этого лодка, на которой установлены двигатели с таким приводом, способна развивать более высокую скорость, чем яхта с валами той же мощности.

Положение колонки и её подвижность также позволяют ходить на мелководье и подходить ближе к берегу, не боясь зацепить винтом дно. К тому же, как и подвесной мотор, колонку можно приподнять (хотя амплитуда этого движения у колонок и меньше, чем у подвесников, а осадка — больше). Во время глиссирования триммер повышает стабильность яхты.

Однако из-за наличия дополнительных подвижных элементов и затруднённого доступа обслуживание поворотно-откидной колонки (особенно у морских яхт) обходится намного дороже, чем обслуживание вала или подвесного двигателя.

Стоит учитывать, что во время ремонта такой двигатель придётся полностью снимать.

В зависимости от модели, чтобы получить в этот момент полноценный доступ к двигателю, может потребоваться освободить кокпит от мебели и даже разобрать кормовую палубу.

Кроме того, если поворотно-откидная колонка установлена на яхте, которая постоянно находится в воде, а не вывозится для хранения на берег, внешняя часть двигателя станет отличным плацдармом для атаки полипов. В этом случае возникает необходимость регулярной очистки и покрытия колонки средством-антифоулингом.

Обрастание особенно нежелательно из-за сильфонов. Эти детали и сами по себе имеют тенденцию трескаться со временем, а острые ракушки могут продырявить их еще быстрее. Результат — течь и, в худшем случае, затопление лодки.

Ещё одно уязвимое место — водозаборы, которые являются частью системы охлаждения двигателя. Если размножившиеся полипы забьют водозаборы, двигатель неминуемо перегреется.

Для занятий вейкбордингом лодка с поворотно-откидной колонкой — хороший выбор. А вот для водных лыж лучше подойдут более плоские волны, которые оставляет яхта с валом.

Наиболее известные производители двигателей с поворотно-откидной колонкой — Konrad, Mercury Marine и Volvo Penta. Среди б/у двигателей также много моделей Outboard Marine Corporation, которые больше не производятся.

Под (Pod drive)

Поды — относительно новое явление на рынке судовых двигателей. Они появились только в 2005–2006 году. Из-за их конструкции их также называют «днищевыми колонками».

Поды представляют собой самостоятельные установки для каждого винта, которые крепятся прямо на днище в районе кормы. И этих винтов всегда не меньше двух.

Конфигурация подов уменьшает количество места, которое требуется выделить под машинное отделение. А при глиссировании винтам подов не грозит захват воздуха и, как следствие, кавитация, вызывающая эрозию.

Но вот возможностью заходить на мелководье для этого придётся пожертвовать. Да и обслуживать такую систему не очень удобно, ведь механикам требуется доступ к днищу.

В то время как валы можно встретить на любом корпусе, поды подходят только для глиссирующих или хотя бы полуводоизмещающих яхт.

По сравнению с валами поды на 10–30% более экономично расходуют топливо.

Поды Cummins Zeus обычно оборудуют встроенными интерцепторами. Но винты у них смотрят в сторону кормы и толкают лодку, как и у других приводов.

Поды Volvo Penta IPS (Inboard Performance System) лишены интерцепторов. Но зато с 2015 года они имеют «передний привод» (Forward Drive) — оригинальные сдвоенные винты, направленные к носу. За счёт этого в отличие от других приводов такой под тянет лодку, а не толкает. Хотя такая система и не лишена минусов.

Максимальная скорость лодки с подами на 15–20% выше, чем с валами. Volvo Penta также обещает увеличение дальности хода на 40%.

Поды бывают только дизельными и всегда идут в паре с системой управления джойстиком, благодаря которому отпадает необходимость в ручном переключении передач.

За счёт простоты управления и повышенной маневренности новичкам намного легче швартовать такую лодку.

Обслуживание подов обходится дороже обслуживания валов. Для них не нужны сальники, но регулярная замена дорогостоящего синтетического машинного масла и анодных протекторов с лихвой это компенсирует. Кроме того, поды очень чувствительны к попаданию воды, а чинить их умеют меньше механиков. В случае поломки во время длительного путешествия это может стать проблемой.

Также стоит учесть, что просто так взять и заменить валы на поды на уже построенной яхте, скорее всего, не получится. Для них требуется определённый тип днища.

Когда поды только появились, верфям пришлось заняться модификацией некоторых существующих моделей, чтобы дать клиентам возможность использовать двигатели с подами.

Помимо уже упомянутых Cummins и Volvo Penta поды также выпускает Reintjes (Fortjes, у которых два винта смотрят в разные стороны).

Азипод (Azipod)

Для электродвигателей придуманы свои, особые поды. Азипод (или «азимутальный под») — система, при которой электродвигатель расположен во вращающейся на 360⁰ гондоле вне корпуса вокруг вертикальной оси. Поэтому отдельный руль лодке с азиподом не нужен.

Эти поды не снабжены редуктором, который обычно отвечает за уменьшение частоты вращения двигателя и увеличение крутящего момента на выходном валу. Азиподам он просто ни к чему, потому что гребной винт устанавливается непосредственно на вал электродвигателя и вращающий момент передаётся напрямую, без потерь.

Разработали такие поды в швейцарской корпорации ABB. Первую в мире установку в 1990 году получил буксир Seilin.

Стоит отметить, что азиподы пользуются особой популярностью в российском судостроении. Такие двигатели стоят, например, на ледоколах «Александр Санников» и «Андрей Вилькицкий».

Всего в мире более 80 ледоколов и судов ледового класса с азиподами.

ABB также заявила об установке в будущем своих подов как минимум на две суперяхты Oceanco. Ими оснастят 115-метровую Tuhura, проект которой был представлен в 2018 году, и безымянный проект в рамках экологической программы верфи Oceanco NXT, анонсированной осенью 2020 года.

Вынос двигателя в гондолу, естественно, освобождает много полезного пространства на борту. Кроме того, на корпус не передается вибрация от винта. Пассажиры лодки с азиподами также оценят и низкий уровень шума.

Еще одно важное преимущество — экономичность.

Согласно ABB, по сравнению с валами азиподы потребляют на 20% меньше топлива.

Кроме того, лодки с азиподами отличаются манёвренностью и хорошей управляемостью.

Недостатки у азиподов, в целом, те же, что и у других подов: особые требования к конструкции корпуса, высокая цена и сложность установки и обслуживания, большая осадка из-за свисающей гондолы.

Привод Арнесона (Surface drive)

Одним из наиболее экономичных приводов считаются сдвоенные полупогружные диски Арнесона (Arneson @ Twin Disc Surface Drives). Согласно Arneson Industries, конструкция привода позволяет снизить сопротивление воды на 50% по сравнению с более традиционными приводами с погруженными винтами.

В случае с приводом Арнесона воды касаются только лопасти винта и скег — защитный кормовой выступ киля.

Конструктор Говард Арнесон (Howard Arneson) разработал эти винты преимущественно для катамаранов и глиссирующих корпусов типа «Глубокое V».

Такой привод можно встретить на спортивных яхтах типа Pershing и Mangusta.

В зависимости от модели, винты Арнесона могут как сами «рулить» лодкой, так и использоваться совместно с отдельным пером руля.

За счёт снижения сопротивления воды скорость лодки возрастает на 15–30%, а расход топлива настолько же снижается.

По экономичности и привод Арнесона превосходит поворотно-откидную колонку. А по уровню вибрации — и валы.

Минимум контакта с водой означает и минимум коррозии. Винты также не подвержены кавитации. А это позволит заметно сэкономить на техобслуживании.

Хотя в то же время из-за большого количества подвижных деталей такой привод требует повышенного внимания.

Расположение винта высоко на транце позволяет подходить лодке с приводом Арнесона максимально близко к берегу. При этом на ходу погруженность винта можно регулировать.

Обратная сторона такой конструкции — проблемы со швартовкой кормой. Винты сильно выступают назад и как бы удлиняют корпус.

К преимуществам привода Арнесона можно отнести и то, что в отличие от подов для его использования не требуется особая конструкция корпуса.

Обслуживать такой привод также очень удобно.

Кроме непосредственно Arneson Industries приводы похожего типа можно найти ZF (SeaRex) и France Helices (SDS). Близки к приводу Арнесона поворотно-откидные колонки Mercury M8 и Mercury Bravo One XR Sport Master.

Водомёт (Water jet engine, pump-jet, hydrojet)

От прочих приводов водомёты отличает прежде всего то, что винт находится не в открытой воде, а внутри двигательной установки. Такая конструкция, которая называется «импеллер», позволяет существенно снизить перетекание воды на концах лопастей винта и за счёт этого снизить потери мощности. Импеллер с силой выталкивает воду из «сопла» водомёта и за счёт этого толкает лодку вперёд. Управление осуществляется за счёт изменения направления «сопла».

Впервые использовать для движения направленную струю воды люди придумали еще в середине XVII века. На современной водной технике водомёты долгое время были прерогативой гидроциклов и водных игрушек. Но сегодня их устанавливают даже на среднеразмерные яхты (включая 30-метровые, вроде Overmarine Mangusta 108). В будущем, возможно, развитие технологий позволит по разумным ценам конструировать водомёты и для самых больших лодок.

Так как винт водомёта закрыт, лодка с таким приводом может безопасно приближаться к людям и животным в воде.

Водомёт также не производит излишнего шума под водой и не передаёт вибрацию на корпус.

Расположение водомёта на транце на уровне ватерлинии также позволяет подходить близко к берегу и ходить по мелководью. При этом водомёт компактнее поворотно-откидной колонки и освобождает пространство на корме.

Так как число подвижных деталей у такого привода невелико, он достаточно надёжен. Основная часть двигателя спрятана внутри корпуса и не контактирует с водой, а значит и не подвержена коррозии и не может пострадать от случайного столкновения. Кроме того, заключенный в короб винт меньше подвержен кавитации и коррозии из-за неё.

Еще один очевидный плюс водомёта — скоростные характеристики.

Даже в неспокойную погоду лодки с таким приводом способны разгоняться до 40 узлов. При этом они способны разворачиваться на 360⁰, оставаясь на месте.

Главный недостаток такого привода — низкая манёвренность на малых скоростях из-за недостаточного давления потока воды, выходящего из водомёта. Кроме того, водомёты довольно шумные и неэкономичные (хотя со временем производители улучшают эти характеристики).

Начальная цена водомётов, по сравнению с другими приводами, «кусается». Их обслуживание тоже имеет свои специфические особенности и потребует от владельца лодки дополнительных вложений.

Основные производители водомётов — Castoldy, HamiltonJet, Alamarin-Jet Oy, Scott Water Jet, Marine Jet Power (MJP).

Источник