Підвищення ефективності експлуатації виконавчих механізмів суднових пристроїв - Автореферат

Суднові пристрої (СП) забезпечують здійснення функціонального призначення судном: реалізують управління його рухом і утримання в заданому районі акваторії або у причальної стінки, забезпечення буксирування, вантажних та рятувальних операцій, виконання яких дозволяє отримати ефективний транспортний засіб для безпечного перевезення людей, матеріальних і енергетичних ресурсів. У процесі експлуатації СП найменш надійним елементом є їх виконавчий механізм (ВМ), який приймає участь у ефективному перетворенні вхідної енергії СП на механічну енергію його вихідних елементів при екологічно небезпечному контакті з навколишнім середовищем. Робота виконувалася відповідно до державної політики, яка визначена в документах: "Закон України про пріоритетні напрямки розвитку науки й техніки", Постанова Кабінету Міністрів України "Про затвердження пріоритетів інноваційної діяльності в Україні на 2001 - 2002 р.", "Закон України про пріоритетні напрямки інноваційної діяльності до 2013 р.". Тема дисертаційної роботи відповідає програмам і планам виконання фундаментальних науково-дослідних робіт Міністерства освіти і науки України (наказ № 633 від 05. 11. 2002 р.) і Одеської національної морської академії на період 2003-2009 рр., в рамках яких виконувалися НДР "Вдосконалення технічної експлуатації суднових енергетичних установок морських транспортних суден" (ДР № 0102U007164) та "Теоретичні основи експлуатації перспективних морських транспортних засобів" (№ ДР0107U002084), в яких автор дисертації був виконавцем. Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що вперше запропоновано і доведено, що за рахунок застосування орієнтанту мастильного прошарку, який наноситься на робочі поверхні ВМ СП, здійснюється зниження енергетичних витрат на тертя, збільшується повний ресурс вихідних вузлів СП, зменшується шумність їх роботи та вібрація.Звісно, що таке значення ККД обумовлено великими механічними витратами у вихідних елементах СП. Схеми компоновки і розміщення СП показують, що головним чином вони згруповані у носовій і кормовій частині судна, що обумовлює виникнення додаткового навантаження на вузли СП в залежності від крену, диференту і місця розташування СП відносно центра ваги судна. Таким чином, виконаний аналіз ефективності роботи СП показав, що контроль за інтенсивністю перебігу процесів на робочих поверхнях ВМ і управління цими процесами в період роботи СП дозволить підвищити їхню надійність та скоротити експлуатаційні витрати. Таким чином, на підставі проведеного аналізу роботи СП були сформульовані мета і задачі дисертаційного дослідження, вказано шляхи зниження енергетичних та експлуатаційних витрат [1, 3]. Під час проведення цих робіт була також апробована можливість використання нанотехнології обробки робочих поверхонь вихідних елементів СП плівковим покриттям, що виконує роль орієнтанту у пристінному прошарку базового мастильного матеріалу і дозволяє управляти процесами дисипації енергії та зменшити витрати палива на привод СП.Аналіз накопиченого досвіду експлуатації морських та річкових суден, проведені в ОНМА дослідження дозволили виявити значний резерв економії енергоресурсів і витрат на обслуговування та ремонт СП. В даний час одним з найменш вивчених процесів, які можуть підвищити ефективність експлуатації СП, є процеси дисипації енергії і можливої часткової її рекуперації до суднової мережі. Необхідність забезпечення надійної та економічної роботи СП вимагає розвязання важливих для суднової енергетики задач - встановлення закономірностей зміни параметрів СП в процесі експлуатації, прогнозування їх технічного стану та розробки методів обслуговування і ремонту.

2. Основний зміст роботи

Аналіз накопиченого досвіду експлуатації морських та річкових суден, проведені в ОНМА дослідження дозволили виявити значний резерв економії енергоресурсів і витрат на обслуговування та ремонт СП. В даний час одним з найменш вивчених процесів, які можуть підвищити ефективність експлуатації СП, є процеси дисипації енергії і можливої часткової її рекуперації до суднової мережі. В надрукованих джерелах нема даних про механізм про дисипації та рекуперації енергії в СП. Необхідність забезпечення надійної та економічної роботи СП вимагає розвязання важливих для суднової енергетики задач - встановлення закономірностей зміни параметрів СП в процесі експлуатації, прогнозування їх технічного стану та розробки методів обслуговування і ремонту. Проведений аналіз дозволив сформулювати напрям необхідних наукових досліджень, що спрямовані на удосконалення експлуатації СП.

Основні результати, що отримано в дисертації: Вперше доведено, що величину енергетичних витрат в СП і витрат на їх обслуговування та ремонт можна скоротити управлінням триботехнічними процесами, шляхом застосування нанотехнології нанесення орієнтанту мастильного матеріалу на робочі поверхні вихідних вузлів СП;

Результати дисертації є істотним внеском у подальший розвиток теорії розрахунку параметрів робочих циклів СП.

Розроблено нанотехнологію, яка дозволяє управляти величиною енергетичних витрат і ресурсом ВМ СП, а також організувати їх експлуатацію за фактичним станом;

Розроблено схеми, які реалізують рекуперацію частини енергії, накопиченої у СП, в суднову мережу;

Розроблено безконтактний спосіб визначення інтенсивності зношування вузлів СП, який може бути використаний для визначення їх технічного стану;

Розроблено метод діагностування технічного стану СП, що полягає у порівнянні еталонного і поточного робочого циклів.

Реалізація результатів роботи на морських транспортних суднах дозволяє отримати: підвищення загального ККД на 3-5 %;

зниження витрат мастильного матеріалу на 5 %;

зниження часу і витрат на обслуговування та ремонт ВМ СП на 10 %;

зниження витрат палива до 2,5 %;

підвищення довговічності вихідних вузлів більше ніж у 3 рази;

зниження шуму роботи на 2-5 ДБ, а вібрації на 10-15 мкм.

Достовірність отриманих результатів спирається на досягнення аналогічних досліджень в інших провідних наукових центрах, а також підтверджена практикою використання СП в умовах експлуатації морських транспортних суден.

1. Кардаш В.П. Параметры нагружения и долговечность подшипниковых узлов аксиально-поршневых гидромашин / Кардаш В.П. // Судовые энергетические установки: науч.-техн. сб. - Вып. 5. - Одесса: ОГМА, 2000. - С. 38-41.

2. Кардаш В.П. Оценка эксплуатационных характеристик подшипников судовых гидромашин / Кардаш В.П. // Автоматизация судовых технических средств: науч.-техн. сб. - Вып. 6. - Одесса: ОГМА, - 2001 - С. 45-49.

3. Кардаш В.П. Повышение надежности исполнительных механизмов судовых устройств / Кардаш В.П., Ханмамедов С.А. // Судовые энергетические установки: науч.-техн. сб. - Вып. 17. - Одесса: ОГМА. - 2006. - С. 97-103 (здобувачу належать: аналіз відмов, вплив додаткового навантаження на підшипникові вузли в залежності від крена, диферента та місця розташування СП).

4. Кардаш В.П. Повышение эффективности эксплуатации судовых устройств / Кардаш В.П., Ханмамедов С.А. // Судовые энергетические установки: науч.-техн. сб. - Вып. 18. - Одесса: ОНМА, 2007. - С. 70-77 (здобувачу належать: аналіз вихідних характеристик ВМ СП, навантажувальна діаграма узагальненого СП, рішення задачі підвищення ефективності роботи СП шляхом підвищення ККД).

5. Кардаш В.П. Повышение технико-экономических показателей корабельных устройств в эксплуатации / Кардаш В.П., Мельник А.Н. // Зб. наук. праць. - Вип. 2(12). - Севастополь: СВМУ, 2007. - С. 251-255 (здобувачу належать експериментальні дані, що підтверджують зниження інтенсивності зношування при нанесені на робочі поверхні ВМ оріентанта мастильного матеріалу).

6. Кардаш В.П. Повышение эффективности работы судовых устройств / Кардаш В.П., Ханмамедов С.А. // Судовые энергетические установки: науч.-техн. сб. - Вып. 20. - Одесса: ОНМА, 2007. - С. 4-15 (здобувачу належать експериментальні дані та їх інтерпретація).

7. Кардаш В.П. Повышение эффективности эксплуатации исполнительных механизмов судовых устройств / Кардаш В.П. // Рибне господарство України: науч.-произв. журн. - Вып. 6. - Керчь: КГМТУ, 2007. - С. 25-27.

8. Кардаш В.П. Использование нанотехнологии обработки рабочих поверхностей для повышения долговечности узлов трения судовых устройств / Кардаш В.П. // Сучасні проблеми триботехніки: Мат. 2-ої міжнар. наук.-техн. конф. - Миколаїв: НУК, 2007. - С. 122-124.

9. Кардаш В.П. Исследование рабочих процессов судовых устройств / Кардаш В.П. // Суднова енергетика: стан та проблеми: Мат. 3-ої міжнар. наук.-техн. конф. - Миколаїв: НУК, 2007. - С. 93-96.

Размещено на .ru