Підвищення ефективності суднового пропульсивного комплексу з малообертовим двигуном мінімального типорозміру - Автореферат

Аналіз літературних джерел та даних проектних організацій засвідчує, що на таких суднах застосовуються дизельні установки з мало-, середньо-та високообертовими двигунами. Разом з тим суднові енергетичні установки (СЕУ) з такими двигунами є найменш вивченими, практично відсутні будь-які обґрунтовані рекомендації щодо значень параметрів МОД, які приймаються при проектуванні СЕУ. Визначення раціональних параметрів пропульсивного комплексу з МОД мінімального типорозміру (серії S26MC), а саме розвязання оптимізаційних задач щодо номінальної та специфікаційної потужностей цих двигунів, визначення порівняльної ефективності прямої і редукторної передач, дозволяє раціонально використовувати енергоресурси та створювати найбільш конкурентноздатні транспортні судна водотоннажністю близько 10 тис. т. Дисертаційне дослідження виконано відповідно до пріоритетних напрямків розвитку науки і техніки України "Новітні технології і ресурсозберігаючі технології в енергетиці, промисловості й аграрно-промисловому комплексі" (напрямок 6) і Міжвузівської науково-технічної програми "Енергоресурси й енергозбереження на водному транспорті України". Метою дисертаційного дослідження є визначення раціональних значень параметрів головного двигуна, які приймаються при проектуванні СЕУ, і складу пропульсивного комплексу з МОД мінімального типорозміру шляхом створення інформаційно-методичної бази з подальшими побудовою і реалізацією математичної моделі для зіставлення альтернативних СЕУ.У першому розділі аналізуються сучасні дизельні енергетичні установки (ЕУ) транспортних суден, яким притаманно високий рівень уніфікації і типізації основних проектних рішень. Однак зростаючі ціни на нафту і нафтопродукти, мінливість фрахтового ринку обумовлюють проведення все нових досліджень в області суднової енергетики. Як і раніше, зараз активно ведуться дослідження щодо удосконалювання суднового пропульсивного комплексу. В таких дослідженнях при аналізі суднового пропульсивного комплексу "МОД-валопровід-рушій" приходиться використовувати данні щодо пропульсивних якостей суден при різних гідрометеорологічних умовах на рейсових лінях.Серед відомих методів порівняння альтернативних СЕУ, що розрізняються типом, складом, розташуванням енергетичного устаткування, параметрами пропульсивного комплексу, суднової електростанції, допоміжної котельної установки і інших її підсистем, можна виділити такі: статистичний метод, метод макетування (фізичного моделювання), метод порівняння за ескізними проектами, метод натурних випробувань, метод науково-технічного прогнозування, метод математичного моделювання. У багатьох роботах відзначається, що найбільш могутнім засобом визначення оптимального шляху розвитку складних систем є їхнє математичне моделювання, в основі якого лежить уявний експеримент, що дозволяє досліджувати як реальні, так і абстрактні обєкти. До параметрів, значення яких приймаються при проектуванні СЕУ, у загальному випадку відносяться потужності головного двигуна і суднової електростанції, паропродуктивність допоміжної котельної установки, а також інші характеристики. Таким чином, загальна методика дослідження базується на методі математичного моделювання з побудовою і реалізацією відповідних розрахункових моделей з використанням відомих методів: статистичного моделювання - при одержанні законів розподілу значень навантаження МОД у режимі повного ходу; графоаналітичного - при суміщенні навантажувальної діаграми і гвинтових характеристик МОД, при визначенні ступеня навантаження МОД і параметрів гребного гвинта; науково-технічного прогнозування й обробки статистичної інформації з застосуванням прийомів теорії ймовірностей - при одержанні окремих початкових даних у стохастичній формі тощо. Таким чином, достовірність результатів порівняльної ефективності СЕУ обумовлюється в значній мірі застосуванням в математичній моделі не окремих залежностей опору від швидкості ходу судна, а саме поля цього опору.Вперше проведено системне дослідження дизельних установок для транспортних суден з МОД мінімального типорозміру. Стосовно до цієї ситуації подано нове рішення наукової задачі, яке полягає в розробці методу визначення оптимальної номінальної потужності головного двигуна, раціонального ступеня його дефорсировки з оцінкою застосування прямої і редукторної передач і проілюстровано стосовно до МОД провідної дизелебудівної фірми "МАН БІВ Дизель А/С" марки S26MC. Удосконалено методику і створено на її основі адаптивну програму, що не має аналогів, для визначення експлуатаційних гвинтових характеристик МОД. Розроблено критерій порівняльної ефективності альтернативних СЕУ, які розрізняються показниками потужності МОД, редукторною чи прямою передачею; критерій є не традиційним і дозволяє моделювати ситуації за весь період будівництва й експлуатації судна з альтернативною СЕУ.

ОСНОВНИЙ Зміст роботи

1. Вперше проведено системне дослідження дизельних установок для транспортних суден з МОД мінімального типорозміру. Стосовно до цієї ситуації подано нове рішення наукової задачі, яке полягає в розробці методу визначення оптимальної номінальної потужності головного двигуна, раціонального ступеня його дефорсировки з оцінкою застосування прямої і редукторної передач і проілюстровано стосовно до МОД провідної дизелебудівної фірми "МАН БІВ Дизель А/С" марки S26MC.

2. Удосконалено методику і створено на її основі адаптивну програму, що не має аналогів, для визначення експлуатаційних гвинтових характеристик МОД.

3. Вперше встановлені, раніше невідомі і неочевидні, поля гвинтових характеристик МОД, які охоплюють нормативний строк служби морських транспортних суден і різні гідрометеорологічні умови їх експлуатації.

4. Розроблено критерій порівняльної ефективності альтернативних СЕУ, які розрізняються показниками потужності МОД, редукторною чи прямою передачею; критерій є не традиційним і дозволяє моделювати ситуації за весь період будівництва й експлуатації судна з альтернативною СЕУ. Він включає статистичну і прогнозну інформацію про функціонування судна як складної технічної системи.

5. Вперше визначені раціональні значення параметрів МОД мінімального типорозміру, які приймаються при проектуванні СЕУ; при цьому найбільш важливим є специфікаційна потужність МОД, яка може складати 66...93 % від номінальної залежно від заданих на проектування даних; для сучасного рівня цін на паливо цей діапазон становить 73..81 %.

6. Вперше виявлено розрахунковим шляхом, що при використанні у якості головного двигуна МОД мінімального типорозміру доцільним, як правило, є застосування в судновому пропульсивному комплексі редуктора, оптимальне передавальне відношення якого відповідає максимально можливому діаметру гребного гвинта.

7. Виявлено принципову можливість і показано шлях визначення раціональних проектних рішень по маловивченому пропульсивному комплексу з МОД мінімального типорозміру, завдяки чому стало можливим виключити інтуїтивні методи прийняття проектних рішень.

8. Створена адаптивна математична модель дозволяє оперативно вирішувати проектні задачі на різних стадіях розробки СЕУ, а саме - визначати оптимальні показники потужності МОД.

9. Ефективність суднового пропульсивного комплексу з МОД мінімального типорозміру може бути істотно підвищена за рахунок заміни прямої передачі редукторною і за рахунок оптимізації потужностних параметрів МОД при проектуванні СЕУ на основі математичних моделей, що враховують ймовірностний характер гідрометеофакторів на рейсових лініях. При цьому зниження собівартості морських перевезень суднами водотоннажністю близько 10 тис. т складає 1,5...5,0 % і супроводжується економією палива від 2,5 до 4,0 %.

1. Лычко Б.М. Оптимизация проектной мощности судового малооборотного дизеля // Зб. наук. праць НУК. - Миколаїв: НУК, 2006. - №6. - С.87-93.

2. Шостак В.П., Лычко Б.М. К вопросу о применении дизель-редукторной установки с малооборотным двигателем на транспортных судах // Зб. наук. праць НУК. - Миколаїв: НУК, 2005. - №5. - С.60-68.

3. Шостак В.П., Личко Б.М. Моделювання показників порівняльної ефективності альтернативних суднових енергетичних установок // Зб. наук. праць НУК. - Миколаїв: НУК, 2005. - № 6. - С.205-213.

4. Шостак В.П., Лычко Б.М. К вопросу применения различных энергетических установок на морских транспортных судах дедвейтом 5…10 тыс. т. // Зб. наук. праць НУК. - Миколаїв: НУК, 2007. - №1 - С.76-83.

Размещено на .ru