Надежность судовых дизельных установок в Арктике определяется не только ресурсом узлов, но и средовыми воздействиями и режимами, прежде всего повторяемыми циклами «охлаждение—пуск—прогрев», обледенением и виброударными нагрузками ледовой проводки. Polar Code требует назначать для судна Polar Service Temperature (PST) с запасом относительно минимальных температур района и сезона плавания (в частности, PST принимается не менее чем на 10 °C ниже наинизшей средней суточной минимальной температуры для предполагаемого района) [4]. Поэтому PST целесообразно использовать как единую «нормативную шкалу» для сравнения рейсов и интерпретации отказов.

Практики зимизации (winterization) в правилах классификационных обществ ориентируют на обеспечение работоспособности машинных систем в низких температурах за счет инженерных и организационных мер (обогрев/изоляция, защита трубопроводов, контуры контроля, регламенты) [1]. В прикладных работах по арктической надежности подчеркивается необходимость связывать события отказов с режимами и средой, а не только с календарной наработкой [3].

Дизельная установка представляется как набор подсистем: топливоподготовка и впрыск; смазка; охлаждение и теплообмен; воздухоподача и наддув; автоматика и КИП; силовая часть и фундамент. Для каждой подсистемы формируется трассируемая «карта отказов» по схеме «нагрузка → уязвимый элемент → деградация параметра → функциональный отказ → диагностические признаки → подтверждающие данные». Это переводит разбор отказов в формат, пригодный для сопоставимых статистических оценок и аудита причин.

Показатели MTBF, интенсивность отказов λ и коэффициент готовности Kg рекомендуется рассчитывать не только по календарным интервалам, но и с учетом «дозы» холодовой нагрузки. Для нормирования вводится индикатор холодовой экспозиции E_cold (суммарный температурный дефицит относительно PST во времени) и число холодных пусков N_start. Тогда сравнение «до/после» мероприятий и сопоставление разных рейсов выполняется при близких E_cold и N_start, что снижает риск ошибочных выводов при изменении суровости навигации.

В топливной системе ключевой риск связан с холодотекучестью и фильтруемостью топлива: рост перепада давления на фильтрах, нестабильность подачи на вход аппаратуры, пропуски воспламенения и остановы на переходных режимах. Практически используются показатели CP/PP/CFPP; при этом CFPP наиболее напрямую связан с риском закупорки фильтра кристаллами парафинов и ростом сопротивления [6]. Стандарт ISO 8217 (в национальной адаптации) фиксирует, что отдельный показатель (например, PP) не гарантирует пригодность, а эксплуатант должен удостовериться в соответствии холодовых характеристик конструкции судовой топливной системы и маршруту [2]. Следовательно, свойства топлива и режимы кондиционирования (включение подогрева, фактические температуры топлива, частота замен фильтров) должны входить в доказательную базу расследования отказов.

В системе смазки наиболее уязвим холодный запуск: повышенная вязкость и задержка выхода давления/расхода ухудшают формирование масляной пленки и ускоряют изнашивание. Для снижения неопределенности в решениях по ТО целесообразна трендовая интерпретация анализа отработанного масла и связка результатов с режимными метками «холодный пуск/прогрев» [6]. Для контуров охлаждения и автоматики типичны отказы по параметрам и вторичные остановы из‑за обмерзания дренажей и импульсных линий датчиков, ложных сигналов и некорректных защит. Ледовые виброударные воздействия повышают вероятность разгерметизации и ослабления крепежа, поэтому в учет отказов полезно включать признаки ледовой нагруженности рейса (участки ледового плавания, режим проводки).

Регуляторные изменения усиливают влияние топливного фактора: поправками к MARPOL Annex I введены ограничения на использование и перевозку для использования тяжелого топлива (HFO) в арктических водах, применяемые с 1 июля 2024 года при наличии исключений/переходных механизмов [5]. Переход на иные топлива способен изменить вязкость и режимы фильтрации/подогрева и тем самым перераспределить доли отказов в топливной и смежных подсистемах, что следует учитывать при анализе динамики λ и Kg.

Технические меры зимизации следует концентрировать в «критических точках» потоков: предпусковой подогрев, теплоизоляция и теплотрассировка трубопроводов и арматуры, поддержание температур в зонах фильтрации и сепарации, защита импульсных линий КИП и дренажей от замерзания, а также регламент прогрева и ограничения нагрузки на переходных режимах [1]. Для топливной системы практический эффект дают контроль температуры топлива в линиях низкого давления и на входе аппаратуры, мониторинг перепадов давления на фильтрах и управление запасом фильтроэлементов. При работе на дистиллятных топливах необходимо дополнительно контролировать фактическую вязкость/давления и учитывать состояние аппаратуры, чтобы избежать недоподачи и вторичных остановов [2].

Организационные меры включают риск‑ориентированное планирование ТО перед входом в районы с ограниченной ремонтопригодностью, расширенные контрольные операции перед длительными холодными переходами, управление запасом критических расходников и обучение экипажа типовым сценариям отказов в холоде. Эффект мероприятий корректно оценивать по схеме «до/после» с нормированием на E_cold и N_start, чтобы отделить влияние мер от изменения суровости навигации.

Использование PST как нормативной температурной шкалы, трассируемой «карты отказов» и нормирования показателей MTBF/λ/Kg по холодовой экспозиции и числу холодных пусков позволяет сопоставимо оценивать надежность дизельных установок в Арктике и выбирать адресные меры зимизации и мониторинга состояния. Учет свойств топлива и изменений регулирования (включая ограничения на HFO) повышает корректность интерпретации причин отказов и управляемость эксплуатационной готовности [5].

Литература:

1. Российский морской регистр судоходства. Правила классификации и постройки морских судов. Т. 3. Ч. XVII. Дополнительные знаки символа класса и словесные характеристики, определяющие конструктивные или эксплуатационные особенности судна (в т. ч. разд. 7 «Требования по оборудованию судов для обеспечения длительной эксплуатации при низких температурах»). НД № 2–020101–082. Санкт-Петербург: Российский морской регистр судоходства, 2015.
2. ГОСТ Р 54299–2010 (ISO 8217:2010). Топлива судовые. Технические условия. Москва: Стандартинформ, 2012. 34 с.
3. Мосейко Е. С., Ольховик Е. О. Оценка надежности судовых механических систем для арктического судоходства // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. 2022. Т. 14. № 1. С. 120–128.
4. International Maritime Organization. International Code for Ships Operating in Polar Waters (Polar Code): Text as adopted. London: IMO, 2015.
5. International Maritime Organization. Resolution MEPC.329(76) (adopted on 17 June 2021): Amendments to MARPOL Annex I (Prohibition on the use and carriage for use as fuel of heavy fuel oil by ships in Arctic waters). London: IMO, 2021.
6. CIMAC WG7 Fuels. CIMAC Guideline: Cold flow properties of marine fuel oils. 2015.