ISSN: 1815-6770

СУДНОВІ ЕНЕРГЕТИЧНІ УСТАНОВКИ

Суднові енергетичні установки, випуск 51, 2025

Кардашев Д. Л., Аболєшкін С. Є. Оцінка величини усталеного кута закручування гребного вала

Колегаєв М.О., Мадей В.В., Побережний Р.В. Використання біодизельного палива під час експлуатації суднових дизелів

Куропятник О.А. Оцінка екологічності морських суден під час використання комплексних систем управління випускними газами суднових дизелів

Куропятник О.А. Забезпечення декарбонізації суден морського транспорту

Сагін А.С., Заблоцький Ю.В. Огляд основних особливостей постачання та експедирування морських суден у сучасних умовах

Сагін С.В., Парменова Д.Г. Діагностування технічного стану суднових дизелів

Фомін О.В., Іванченко Д.А., Мельник О.М., Фоміна А.М., Хаіров С.Д. Матеріалознавчі тенденції удосконалення несівних елементів і систем енергозабезпечення засобів транспорту

Фомін О.В., Лямзін А.О., Турпак С.М., Лопатюк С.П., Черкашин О.П. Синергетичний підхід до використання комп’ютерної графіки в аналізі транспортних систем і технологій

Чимшир В.І., Разінкін Р.О. Аналіз показників системи діагностування моторного мастила суднових довгоходових дизелів

Хлієва О.Я., Константінов О. І. Аналіз ефективності системи на основі органічного циклу ренкіна для утилізації теплоти охолоджувальної води двигуна Wärtsilä 12V46F за різних навантажень

Bogach V.M., Kolegayev M.O., Dovidenko Yu.M. Features of oil supply to the cylinders of modern marine diesel engines

Karianskyi S. Problems and Solutions in the Operation of Jack-Up and Drilling Barges

Zhurаvlоv Yu.I., Korkh M. V. Development of a model for the destruction process of crankshafts of marine diesel engines taking into account their stress-strain state

Кардашев Д. Л., Аболєшкін С. Є. Оцінка величини усталеного кута закручування гребного валаа

DOI: 10.31653/smf51.2025.4-9

Абстракт. На сьогоднішній час всі судна, які знаходяться в експлуатації, підлягають випробуванням на крутильні коливання валопроводів та роторів генераторів. Тому задача дослідження коливальних характеристик суднових валопроводів є актуальною. Вимоги судноплавних регістрових суспільств потребують підсумовування всіх коливальних складових на всіх робочих частотах обертання валопровода. В роботах, які моделюють коливальні процеси, розробляються підходи для адекватного визначення  коливальних характеристик. Але не приділяється увага тому факту, що ці коливання відбуваються на тлі положення статичної рівноваги. Різниця між середнім крутним моментом дизеля і моментом на гребному гвинті із врахуванням пружності вала породжує усталену величину кута закручування валопроводу і, як наслідок, додаткове напруження в ньому. В роботі запропонована двомасова модель валопровода та отриманий вираз для оцінки кута закручування при стаціонарному режимі обертання вала на номінальній частоті при сталій швидкості судна. Розрахунки зроблені на основі сучасних емпіричних залежностей теплових та гідродинамічних випробувань із використанням технічних характеристик гребного гвинта, вала та головної суднової енергетичної установки реального судна - прототипу. Отриманий результат є прийнятним в порівнянні із амплітудою резонансних коливань гребного вала в забороненій зоні частот обертання розрахованою технічним відділом суднобудівельної компанії прототипу судна.

Ключові слова: колінчатий вал, валопровід, механічне дотичне напруження

Колегаєв М.О., Мадей В.В., Побережний Р.В. Використання біодизельного палива під час експлуатації суднових дизелів

DOI: 10.31653/smf 51.2025.10-21

Абстракт.  Розглянута можливість використання палива біологічного походження в суднових дизелях. Дослідження виконувалися на суднових дизелях 6H17/28 Hyundai Heavy Industries. Три подібні дизелі входили до складу енергетичної установки морського судна. Перед початком проведення експерименту всі дизелі мали порівняний моторесурс паливної апаратури, деталей циліндрової групи, підшипників руху, а також однаковий технічний стан. Шляхом перемикання груп споживачів експлуатація дизелів виконувалася на однаковому навантаженні, підтримка якого вимагалась під час проведення експерименту. Під час проведення експерименту на всіх дизелях забезпечувалася підтримка постійних параметрів у системах мащення і охолодження. Робота дизелів на кожному з досліджуваних режимів проводилася не менше 1,5...2 годин, протягом яких виконувалось вимірювання основних параметрів і усереднення отриманих значень. Це забезпечувало коректність проведення досліджень і можливість зіставлення вимірів, виконаних на різних дизелях. Завданням досліджень було визначення впливу альтернативного палива на економічні та екологічні показники суднового дизеля. Контур подачі палива до першого дизеля не змінювався та дизель експлуатувався на паливі DMA. Два інших дизеля експлуатувались на паливної суміші – палива DMA та біопалива. Вміст біопалива в суміші змінювався в інтервалі 5...15 %. Основними величинами, які вимірювалися під час проведення експерименту, були питома ефективна витрата палива і концентрація оксидів азоту у випускних газах. Експерименти підтвердили можливість використання біопалива для забезпечення робочого циклу і передачі потужності на споживачі енергії. Встановлено, що використання біопалива підвищує екологічність роботи суднового дизеля – при цьому на 5,1...23,3% (залежно від навантаження дизеля і вмісту біопалива в паливній суміші) знижується емісія оксидів азоту. Також визначено, що під час використання біопалива відбувається 1...5,1 % збільшення питомої витрати палива, що знижує економічність роботи дизеля.

Ключові слова:  судновий дизель, паливо біологічного походження, питома ефективна витрата палива, емісія оксидів азоту

Куропятник О.А. Оцінка екологічності морських суден під час використання комплексних систем управління випускними газами суднових дизелів

DOI: 10.31653/smf 51.2025.22-44

Абстракт. Завданням дослідження була оцінка екологічності морських суден під час використання комплексних систем управління випускними газами суднових дизелів. Дослідження виконувались на спеціалізованому морському судні, призначеному для перевезення скрапленого природного газу. Як головний двигун на судні використовувався судновий дизель 6UEC60LS фірми Kobe Diesel Mitsubishi Heavy Industries з двохступеневою системою наддува. Для забезпечення вимог Додатку VI MARPOL щодо концентрації оксидів азоту у випускних газах дизель обладнаний комплексною системою рециркуляції випускних газів – високого (High pressure – HP-EGR) та низького (Low pressure – LP-EGR) тиску. Найбільшим раціональним діапазоном ступеню рециркуляції системи HP-EGR визначено 15…20 %. За цих умов для 25…100 % навантажень на судновий дизель зменшення емісії оксидів азоту складає 25,80…35,75 %, з відповідним збільшенням температури випускних газів на 21…34 °С. Збільшення ступеню рециркуляції до 25 % сприяє зменшенню емісії оксидів азоту на 27,15… 36,45 %, але при цьому температура випускних газів на деяких експлуатаційних режимах підвищується на 47…50 °С, що суттєво збільшує температурну напруженість дизеля, тому не є рекомендованим. Найбільша ефективність комплексного управління випускними газами (яке складається з послідовного використання систем рециркуляції високого та низького тиску) забезпечується: для експлуатаційних режимів, що відповідають 25…50 % навантаженню на судновий дизель – ступень рециркуляції системи HP-EGR 15 %, ступень рециркуляції системи LP-EGR 10 %; при цьому екологічність роботи судна досягає 20,0…22,1 % з допустимим значенням збільшення температури випускних газів на 45…51 °С; для експлуатаційних режимів, що відповідають 75…100 % навантаженню на судновий дизель – ступень рециркуляції системи HP-EGR 20 %, ступень рециркуляції системи LP-EGR 2 %; при цьому екологічність роботи судна досягає 22,7…26,9 % з допустимим значенням збільшення температури випускних газів на 39…52 °С.

Ключові слова: екологічна безпека, екологічна ефективність, емісія оксидів азоту, морський транспорт, рециркуляція випускних газів, судновий дизель.

Куропятник О.А. Забезпечення декарбонізації суден морського транспорту

DOI: 10.31653/smf51.2025.45-58

Абстракт. Розглянуті питання щодо забезпечення декарбонізації суден морського транспорту. Визначено, що отримання корисної роботи в теплових двигунах (дизелях, котлах, газових турбінах) неможливо без використання палива, найбільш розповсюдженим видом якого на сьогодення є рідке паливо нафтового походження, під час згоряння якого неминуче утворюється діоксиду вуглецю. Це призводить до зменшення конструктивного коефіцієнту енергетичної ефективності судна. Як одним зі шляхів, що сприяють декарбонізації суден морського та внутрішнього водного транспорту, визначення альтеративних видів палива, зокрема гідрованого рослинного мастила (HVO – Hydrotreated Vegetable Oil). Завданням дослідження було визначення впливу палива класу HVO на екологічні показники роботи морського судна, у тому числі на рівень емісії діоксиду вуглецю. Дослідження виконувались на суднових дизелях5X72DF Hyundai-WinGD, які експлуатувались на паливних сумішах, які складали паливо нафтового походження RME380 та паливо HVO. Співвідношення палива RME380 та палива HVO під час проведення експериментів у відсотках їх вмісту в паливної суміші складали 90 / 10, 80 / 20, 70 / 30, 60 / 40. Дослідження виконувались на експлуатаційних режимах, що відповідали навантаженню на дизелі 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 % та 100 % від номінального. Встановлено, що за таких умов зниження емісії оксидів азоту складає 0,5…13,8 %, зниження емісії діоксиду вуглецю становить 17,8…38,8 %. При цьому зменшення емісії діоксиду вуглецю залежно від збільшення в паливній суміші палива HVO має пропорційний характер; зменшення емісії оксидів азоту – характеризується наявністю оптимуму, який відповідає 20…30 % вмісту палива HVO в йог паливній суміші з паливом RME380. Зниження емісії діоксиду вуглецю призводить до рівнозначного підвищення конструктивного коефіцієнту енергетичної ефективності судна та сприяє декарбонізації морського судна.

Ключові слова: декарбонізація морських суден, екологічні показники, емісія діоксиду вуглецю, емісія оксидів азоту, морський транспорт, судновий дизель

Сагін А.С., Заблоцький Ю.В. Огляд основних особливостей постачання та експедирування морських суден у сучасних умова

DOI: 10.31653/smf51.2025.59-65

Абстракт. Розглянуті питання щодо особливостей постачання та експедирування морських суден у сучасних умовах. Зазначено, що постачання та експедирування суден є невід’ємними елементами системи морських перевезень. Від їхньої ефективності залежить не лише своєчасність виконання рейсів, а й технічна справність суден, безпека екіпажу та економічна стабільність судновласників. У сучасних умовах глобалізації, зміни митного законодавства та коливання світових цін на паливо питання морського постачання набуває особливого значення. Різниця між рівнем організації логістики в окремих портах, політичні обмеження, залежність від регіональних постачальників – усе це формує складну систему, у якій правильне планування є критичним чинником успіху. Організація постачання суден суттєво відрізняється залежно від географічного положення порту, рівня його інфраструктури, доступності матеріалів і палива, а також законодавчих вимог. Особливості постачання та експедирування морських суден у сучасних умовах розглянуті на прикладі аналізу вантажообміну та кількості морських суден, що обслуговуються в основних портах Світу – Роттердамі, Антверпені, Гамбургу, Сінгапуру, Х’юстону. Зазанчено, що постачання та експедирування суден у сучасних умовах залишаються складним багатофакторним процесом, який залежить від регіональних особливостей, митного законодавства, політичних рішень і розвитку портової інфраструктури. Азійські порти, насамперед Сінгапур, утримують лідерство завдяки гнучкості, технічній базі та доступності товарів. Європейські – вирізняються стабільністю, але мають жорсткі екологічні вимоги. Американські – стикаються з митними обмеженнями, що впливає на швидкість і вартість постачань. У перспективі кількох років ситуація змінюватиметься під впливом впровадження цифрових технологій, «зелених» ініціатив Міжнародної морської організації та зростання попиту на автоматизовані логістичні рішення. Компанії, які вже сьогодні інвестують у гнучкість і технології, матимуть суттєву перевагу на глобальному ринку морських перевезень.

Ключові слова: експедирування морських суден, морське судно, морський порт, морський транспорт, постачання морських суден

Сагін С.В., Парменова Д.Г. Діагностування технічного стану суднових дизелів

DOI: 10.31653/smf51.2025.66-77

Абстракт. Розглянуті питання щодо діагностування технічного стану суднових дизелів. Виконаний аналіз експлуатації суднових дизелів визначив, що їх діагностування їх технічного стану доцільно за аналізом моторного мастила, яке використовується у їхньої системі циркуляційного мащення. Підтвердженням цього стали результати випробувань, що виконувались на суднових дизелях 6EY22AW та полягали в вимірюванні механічного коефіцієнта корисної дії на різних режимах роботи (що відповідають 35-ти, 50-ти, 65-ти і 80-ти %-ому навантаженню) за різної інтенсивності поповнення системи мащення (через кожні 100 годин роботи, через кожні 25 годин роботи та через кожні 10 годин роботи) та за різних варіантах додавання поверхнево активних речовин до моторного мастила. В результаті експериментальних досліджень встановлено, що зниження механічних втрат дизеля пропорційне зростанню його механічного коефіцієнту корисної дії. Цей параметр під час роботи дизеля 6EY22AW фірми Yanmar з рекомендованою фірмою-виробником інтенсивністю доливання моторного мастила в циркуляційну систему мащення та без додаткового додавання поверхнево-активних речовин до об’єму моторного мастила в діапазоні навантаження 35…80 % від номінального навантаження знаходиться в межах 0,722…0,842. Вибір оптимального режиму поповнення циркуляційної системи, а також додавання в загальний обсяг циркуляційної системи поверхнево-активної речовини з оптимальною концентрацією сприяє 9,62…14,62 %-ому збільшенню механічного коефіцієнту корисної дії дизеля. Одночасно з цим були виконані дослідження з визначення вмісту металевих домішок, що потрапляють в моторне мастило циркуляційної системи мащення та загального лужного числа мастила на протязі 1000-ти годинної експлуатації дизелів. При цьому було визначено, що експлуатаційним умовам, під час яких спостерігається найбільші значення механічного коефіцієнту корисної дії відповідають випадки найменшого вмісту в мастилі металевих домішок та найбільших значень остаточного лужного числа мастила.

Ключові слова: діагностування, загальне лужне число, засоби водного транспорту, коефіцієнт корисної дії, контроль технічного стану, методи контролю, моторне мастило, система мащення, судновий дизель, технічний стан

Фомін О.В., Іванченко Д.А., Мельник О.М., Фоміна А.М., Хаіров С.Д. Матеріалознавчі тенденції удосконалення несівних елементів і систем енергозабезпечення засобів транспорт

DOI: 10.31653/smf51.2025.78-85

Абстракт. Розглянуті сучасні тенденції, що спрямовані на удосконалення несівних елементів і систем енергозабезпечення транспорту. Зазначено, що, швидкий розвиток транспортної галузі вимагає постійного підвищення її ефективності, надійності та екологічності. Основні проблеми, що стоять перед транспортним машинобудуванням, безпосередньо пов'язані з вибором і застосуванням інноваційних матеріалів. Підвищення енергоефективності є критично важливим завданням, яке тісно корелює зі зменшенням маси конструкцій та прямо Сучасні несівні елементи, зокрема опори трюмних кришок, остови обладнання, анкерні зв’язки, вали, рами, кузови та осі, експлуатуються в умовах зростаючих навантажень і агресивних середовищ. Це вимагає від матеріалів високої втомної міцності, корозійної стійкості та зносостійкості. Як основні методи, що забезпечують розв’язання поставленого завдання, розглянути: використання легких сплавів та високоміцних сталей; застосування композиційних та гібридних матеріали; впровадження адитивних технологій; наноструктурувана модифікація поверхневого шару шляхом використання лазерної, ультразвукової або плазмової обробки; використання матеріалів з високою питомою енергією та потужністю; впровадження водневих та термостійких матеріалів. Зазначені технології розглянуті у сукупності з проблемою забезпечення екологічності та ресурсозбереження. Шляхом аналітичного аналізу визначено, що високоміцні сталі, алюмінієві та композитні матеріали забезпечують оптимізацію масогабаритних параметрів несівних елементів; модифікація поверхонь нанопокриттями та лазерними технологіями значно підвищує зносостійкість і довговічність конструкцій, що є критичним для ключових несівних вузлів; нові літієві та твердотільні матеріали для систем енергозабезпечення сприяють розвитку гібридного та електричного транспорту, вимагаючи комплексного підходу до проєктування конструкцій.

Ключові слова: довговічність, засоби транспорту, зносостійкість, композитні матеріали, модифікація поверхонь, нанопокриття, несівні елементи, системи енергозабезпечення

Фомін О.В., Лямзін А.О., Турпак С.М., Лопатюк С.П., Черкашин О.П. Синергетичний підхід до використання комп’ютерної графіки в аналізі транспортних систем і технологій

DOI: 10.31653/smf51.2025.86-93

Абстракт. Дослідження розробляє теоретико-методологічні засади застосування синергетичного підходу до використання комп’ютерної графіки в аналізі складних, нелінійних та самоорганізуючих транспортних систем і технологій. Актуальність роботи зумовлена тим, що традиційні методи не враховують нелінійні ефекти та колективну поведінку, що призводить до неточних прогнозів. Метою є підвищення ефективності моделювання та прогнозування шляхом поєднання теорії синергетики (розгляд системи як самоорганізуючої структури) з практичними можливостями комп’ютерної графіки (візуалізація, моделювання, рендеринг). Цей синергетичний підхід реалізується через чотири ключові аспекти: візуалізація та аналіз даних у реальному часі (теплові карти заторів, моніторинг небезпек), що поєднує візуальне сприйняття людини та обчислювальну потужність. Імітаційне моделювання та створення віртуального цифрового двійника для "що, якщо..." аналізу та візуалізації емерджентних явищ, як-от несподівані затори. Інтелектуальні транспортні системи та доповнена реальність що використовують графічні елементи для навігації та оперативного прийняття рішень, проектування (Digital Twins) для спільної оцінки впливу змін інфраструктури в єдиному віртуальному просторі. Висновки підтверджують, що існуючий графічний інструментарій недостатньо відображає синергетичні властивості, такі як біфуркації та самоорганізація. Апробація показала, що застосування синергетичного графічного аналізу підвищує точність прогнозування критичних ситуацій на 20…30 % порівняно з традиційними методами. Результати створюють основу для нового покоління інтелектуальних інструментів підтримки прийняття рішень.

Ключові слова: синергетичний підхід, комп’ютерна графіка, транспортні системи, візуалізація даних, імітаційне моделювання, цифровий двійник, інтелектуальні транспортні системи, нелінійність, самоорганізація

Чимшир В.І., Разінкін Р.О. Аналіз показників системи діагностування моторного мастила суднових довгоходових дизелів

DOI: 10.31653/51.2025.94-106

Абстракт. Розглянуті питання щодо особливості експлуатації систем циліндрового мащення суднових довгоходових дизелів. Наведено склад систем циліндрового мащення та визначені основні характеристики моторного мастила, що використовується в цих системах. Зазначено, що якість процесу мащення циліндрової групи суднових довго ходових дизелів оцінюється за питомою витратою мастила залежно від вмісту сірки у паливі – ACC-фактора (Adaptable Cylinder oil Control); питомою витратою мастила на мащення циліндрової групи залежно від потужності дизеля – FR (Feed Rate); лужному числу мастила (Total Base Number – TBN чи BN), взятому з підпоршневого простору дизеля; кількістю металевих частинок (Particle Quantity Index – PQI) у мастилі, взятому із підпоршневого простору дизеля. Також зазначено, що циліндрова група дизелів відноситься до об’єктів постійного контролю технічного стану. У сучасних умовах експлуатації суднових дизелів виконання частих візуальних інспекцій циліндрових втулок не завжди видається можливим. Перш за все, це пов’язано з періодом невпинної роботи головних двигунів морських суден, а також – з великими затратами на їх виконання. Тому для діагностування технічного стану циліндрової групи застосовуються непрямі методи. Найпоширенішим і доступним для умов морського судна є визначення лужного числа і кількості металевих домішок в мастилі, взятому з підпоршневих просторів дизеля. Якість процесу мащення циліндрової групи суднових довгоходових дизелів оцінюється не лише за показниками моторного мастила, взятого з підпоршневого простору дизеля (до яких перш за все відносяться лужне число BN та кількість металевих частинок PQI), але також за значеннями питомій витрати мастила залежно від вмісту сірки у паливі – ACC-фактора та питомій витраті мастила на мащення циліндрової групи залежно від потужності дизеля – FR. Саме за цими показниками найбільш ефективно та ціліподібно виконувати діагностування моторного мастила суднових довгоходових дизелів.

Ключові слова: діагностування технічного стану, загальне лужне число, мащення суднових дизелів, морський транспорт, моторне мастило, система циліндрового мащення, суднова енергетична установка, судновий дизель

Хлієва О.Я., Константінов О. І. Аналіз ефективності системи на основі органічного циклу ренкіна для утилізації теплоти охолоджувальної води двигуна Wärtsilä 12V46F за різних навантажень

DOI: 10.31653/smf51.2025.106-118

Абстракт. Посилення вимог IMO щодо показників EEDI/EEXI, індексу вуглецевої інтенсивності CII та реалізації Стратегії IMO-2023 зі скорочення викидів парникових газів зумовлює потребу в глибокій утилізації теплоти суднових енергетичних установок. Перспективним напрямом є використання органічного циклу Ренкіна (ORC) для перетворення низько- та середньотемпературної скидної теплоти у додаткову електричну потужність. Метою роботи є енергетичний аналіз суднової установки на основі регенеративного ORC з пентаном як робочим тілом, що живиться теплотою води високотемпературного контуру (ВТ) охолодження двигуна Wärtsilä 12V46F при навантаженнях 50–100 % MCR і різних значеннях температури забортної води. На основі даних теплового балансу двигуна та методики коригування режимів охолодження наддувного повітря за ISO 3046-1 побудовано залежності кількості скидної теплоти, температури і витрати води ВТ контуру на вході в ORC-систему від навантаження двигуна. Показано, що при зниженні навантаження з 100 до 50 % витрата води на вході в ORC зменшується з 50,6 до 46,0 кг/с, а її температура – з 91,5 до 83,8 °С, що призводить до зниження продуктивності та ефективності ORC системи. Встановлено, що ККД ORC системи зменшується відносно незначно при зменшенні навантаження на двигун з 50 до 100%, але суттєво залежить як від навантаження, так і від температури забортної води. При 100 % навантаженні з підвищенням температури забортної води від 2 до 30 °С потужність знижується з 659 до 353 кВт, а при одночасному зменшенні навантаження до 50 % – до 158 кВт. Показано, що діапазон зміни вихідної електричної потужності ORC системи дуже широкий, що потребує подальшого екологічного та економічного аналізу режимів роботи установки в умовах реального експлуатаційного профілю судна.

Ключові слова: суднова енергетична установка; утилізація вторинної теплоти;органічний цикл Ренкіна; термодинамічний аналіз; енергоефективність

Bogach V.M., Kolegayev M.O., Dovidenko Yu.M. Features of oil supply to the cylinders of modern marine diesel engines

DOI: 10.31653/smf51.2025.119-130

Абстракт.

The publication is devoted to solving the urgent problem of increasing the efficiency of marine diesel engines by studying the movement of lubricant during lubrication of their cylinders. The paper analyzes the state of the issue on the problem under study, as a result of which the main shortcomings of the process of lubricating cylinders of marine diesel engines are identified.

A study was conducted to study the processes of lubricating cylinders of marine engines, which allowed to get an idea of ​​the overall performance of these systems. In this case, such modern research methods as oscillography and high-speed filming were used.

The studies established that the process of oil leakage into the cylinder is formed in the part of the lubrication channel, which is located between the end of the fitting and the cylinder mirror and is quite often accompanied by the phenomenon common to all engines of "pushing out" oil by gases at a distance exceeding the gap between the piston and the cylinder liner mirror. The characteristics of the lubrication process and their relationship with the design of lubricating devices are determined. The influence of the geometric parameters of the channels on the characteristics of the oil flow process into the cylinder and ultimately on the efficiency of its use in the engine has been experimentally confirmed.

Ключові слова: marine diesel, lubrication system, lubrication channel, lubrication process, cylinder, piston, piston ring

Karianskyi S. Problems and Solutions in the Operation of Jack-Up and Drilling Barges

DOI: 10.31653/smf51.2025.131-137

Абстракт. This paper presents a comprehensive review of contemporary technical and operational challenges faced by jack-up platforms and anchored/drilling barges used in offshore oil and gas operations. The study examines the mechanisms by which marine corrosion, especially in the splash and submerged zones, together with cyclic hydrodynamic loading from waves and wind, and operational vibrations from drilling equipment, contribute to material loss, initiation and propagation of fatigue cracks, and progressive reduction of structural capacity. It also analyses geotechnical interaction issues, notably differential leg penetration and punch-through events, and the hazards stemming from jacking system faults, desynchronization of leg movements, and positioning or mooring failures that can induce platform tilt and operational interruption. Limitations in maintenance access, confined deck arrangements and the predominantly reactive inspection regimes are identified as factors increasing the likelihood of undetected damage and emergency repairs. Environmental and safety risks, including blowouts, hydrocarbon leaks and fires, are discussed with reference to historical incidents and failure modes. To mitigate these risks, the paper outlines a set of engineering and procedural measures: multi-layer corrosion protection combining cathodic systems and advanced coating systems, use of corrosion-resistant materials and emerging self-healing coatings; enhanced jacking and leveling systems with redundancy, real-time leg load sensing and automated equalization; comprehensive condition monitoring using strain gauges, accelerometers, corrosion probes and SCADA integration; adoption of digital twin technology and predictive analytics to forecast component degradation and optimize condition-based maintenance; standardized inspection protocols, robotic inspection tools and independent audits to ensure compliance. The integration of robust corrosion protection, system redundancy, continuous digital monitoring and predictive maintenance strategies, supported by standardized operational procedures, is essential to extend service life, reduce unplanned downtime and improve the safety and resilience of offshore jack-up and drilling barge operations.

Ключові слова: corrosion, drilling barge, jack-up barge, maintenance, monitoring, offshore operation, safety, stability

Zhurаvlоv Yu.I., Korkh M. V. Development of a model for the destruction process of crankshafts of marine diesel engines taking into account their stress-strain state

DOI: 10.31653/smf51.2025.138-150

Абстракт.

Developing a Model for the Failure Process of Marine Diesel Engine Crankshafts Taking into Account Their Stress-Strain State

This article examines crankshaft quality issues and analyzes the causes of their failure. It is shown that fatigue failure is the most common cause of crankshaft damage, particularly for steel crankshafts, accounting for approximately 70% of all failures. It is also shown that crankshaft analysis includes diagnostics for defects such as wear, scratches, scoring, and runout using magnetic particle and ultrasonic testing. Simultaneously, tests are conducted to ensure compliance with technical requirements, such as checking journal geometry (out-of-roundness, taper), and analyzing the causes of wear for subsequent shaft refurbishment using grinding or thread and keyway restoration. The stress-strain state of a refurbished large crankshaft subjected to alternating loads is examined in detail. It has been established that fatigue failure of the crankshaft most frequently occurs along the cheek in the overlap zone of the connecting rod and main journals. A flat model of the crankshaft crank and a diagram for determining the forces have been developed. The nature of crankshaft journal failure during operation and a classical crankshaft calculation scheme are also presented. Using the finite element method, two-dimensional physical and mathematical models of the crank were developed to determine internal stresses. The calculated results confirm the failure statistics of the actual component in operation. A unique crank model in the form of a rod system was also proposed, allowing for the calculation of the distribution of internal forces in the overlap zone of the connecting rod and main journals. The macrostructure of the cheek fracture at the transition from the fatigue crack development zone to the brittle fracture zone and the macrostructure of the transverse journal fracture were obtained, illustrating the fatigue crack development zone.

Ключові слова: crankshaft, fatigue failure, stress-strain state, crank model, fatigue crack

Новини