Встановлення закономірностей перерозподілу енергії в судновій енергетичній установці та керуючих впливів на прискорення руху судна. Розробка метода навантаження двигуна морського транспортного засобу, який дозволяє захистити його від перевантажень.
Аннотация к работе
У наступній час значна частина вантажів перевозиться морськими суднами та суднами типу «ріка-море», на яких застосовуються силові енергетичні установки з середньообертовим дизелем (СОД) та гвинтом, крок якого регулюється (ГКР). На цих суднах під час маневрування при роботі енергетичних установок на несталих режимах виникає необхідність захисту дизеля від перевантажень. Ця практична проблема виникає тоді, коли в умовах обмеженого часу оператор (судноводій) на містку змінює завдання швидкості судна, керуючись субєктивними уявленнями про навігаційні обставини та можливості енергетичної установки, що створює небезпеку. Тому проблема управління прийомистістю пропульсивного комплексу судна стає актуальною, а її вирішення підвищує надійність пропульсивного комплексу та рівень безпеки судноплавства за рахунок поліпшення маневрених характеристик судна. Мета дослідження - підвищення морехідної безпеки судна шляхом гарантовано безпечного управління силовою енергетичною установкою на несталих режимах.Розглянуті дослідження були умовно розподілені на три напрями: робочі процеси дизеля; критерії для оцінки теплових та механічних перевантажень; математичне моделювання. Амахіна для оцінки перевантажень дизелів з ГКР застосовано комплекс еталонних теплотехнічних параметрів, отриманих за даними стендових випробувань групи нових однотипних двигунів. У третьому напряму виконана класифікація математичних моделей за двома ознаками: ступенем деталізації робочих процесів і межами зміни робочих параметрів, що допускають при моделюванні. Підводячи підсумки огляду виконаних досліджень, можна стверджувати, що найменш вивченими залишаються режими роботи дизеля у складі пропульсивного комплексу судна на несталих режимах (пуск; прогрів; зупинка; перехід з одного швидкісного режиму на іншій) через недостатню теоретичну базу, починаючи від вихідних вимог, і закінчуючи методиками й процедурами дослідження. Для рішення головної задачі необхідно здійснити: а) ідентифікацію параметрів руху судна на несталих режимах та робочі процеси дизеля, які протікають у цей час, з обґрунтуванням критеріїв для оцінки теплової та механічної напруженості; б) розробку математичної моделі обєкту дослідження, що дозволяє аналізувати теплові та механічні перевантаження дизеля на несталих режимах з урахуванням конструктивних особливостей системи управління, регулятора частоти обертання (РЧО) та обмежувачів навантаження, вбудованих у РЧО та систему управління; в) дослідження роботи пропульсивного комплексу за різних умов навантаження та налагодження засобів автоматизації; г) розробку метода навантаження двигуна морського транспортного засобу, яка дозволяє захистити його від перевантажень на маневрених режимах роботи судна.У дисертаційному дослідженні отримано теоретичне узагальнення і нове рішення науково-практичної задачі роботи дизеля у пропульсивному комплексі з ГКР на несталих режимах з обґрунтованим обмеженням показників механічної і теплової напруженості і, як наслідок, підвищенням надійності роботи дизеля з ГКР при маневрах судна. Вперше визначена зона робочих режимів дизеля на несталих режимах роботи, яка визначається у загальному вигляді критерієм (Ki - Кіном) ? ?Кеталон за параметрами: максимальна температура робочого тіла на лінії розширення та коефіцієнт надлишку повітря - як критерії для обмеження теплової напруженості; максимальний тиск згоряння та максимальна швидкість наростання тиску робочого тіла - як критерії для обмеження механічної напруженості. Вперше встановлений взаємозвязок між прийомистістю судна та характеристиками елементів пропульсивного комплексу представлено у вигляді математичної моделі поступового руху судна, з вихідним параметром ?Кеталон та додатковими вхідними параметрами, завданням: кроку гвинта та швидкість його зміни; частоти обертання СОД; величини обмеження кроку гвинта. Математична модель адаптована до інженерних розрахунків та дозволяє детально проаналізувати вплив конструктивних особливостей систем управління, РЧО і обмежувальних пристроїв на показники робочого процесу дизеля при прийомі навантаження на маневрених режимах роботи судна. Крок гвинта нелінійно залежить від характеристик навантаження на СОД, а його визначення здійснюється за допомогою математичної моделі обертального руху комплексу «дизель-передача-рушій».
План
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вывод
У дисертаційному дослідженні отримано теоретичне узагальнення і нове рішення науково-практичної задачі роботи дизеля у пропульсивному комплексі з ГКР на несталих режимах з обґрунтованим обмеженням показників механічної і теплової напруженості і, як наслідок, підвищенням надійності роботи дизеля з ГКР при маневрах судна. Найбільш важливим науковим і практичним результатом є запропонований метод поліпшення динамічних якостей судна (прийомистості) за рахунок використання максимально припустимої потужності СОД, без виникнення неприпустимих теплових і механічних перевантажень ЦПГ, за рахунок раціонального і науково-обґрунтованого використання засобів автоматизації.
При цьому встановлено наступне.
Вперше визначена зона робочих режимів дизеля на несталих режимах роботи, яка визначається у загальному вигляді критерієм (Ki - Кіном) ? ?Кеталон за параметрами: максимальна температура робочого тіла на лінії розширення та коефіцієнт надлишку повітря - як критерії для обмеження теплової напруженості; максимальний тиск згоряння та максимальна швидкість наростання тиску робочого тіла - як критерії для обмеження механічної напруженості.
Вперше встановлений взаємозвязок між прийомистістю судна та характеристиками елементів пропульсивного комплексу представлено у вигляді математичної моделі поступового руху судна, з вихідним параметром ?Кеталон та додатковими вхідними параметрами, завданням: кроку гвинта та швидкість його зміни; частоти обертання СОД; величини обмеження кроку гвинта. Математична модель адаптована до інженерних розрахунків та дозволяє детально проаналізувати вплив конструктивних особливостей систем управління, РЧО і обмежувальних пристроїв на показники робочого процесу дизеля при прийомі навантаження на маневрених режимах роботи судна.
Крок гвинта нелінійно залежить від характеристик навантаження на СОД, а його визначення здійснюється за допомогою математичної моделі обертального руху комплексу «дизель-передача-рушій». Вперше розроблені корективи до закономірностей управління енергетичною установкою, яка управляється за допомогою мікропроцесорної системи дистанційного управління (ДАУ), що дозволяє вносити такі зміни. Встановлено, що відомі обмежувачі навантаження, які впливають на ГКР, дозволяють зменшити величину і тривалість перевантажень, що виникають в головному дизелі при маневрах судна, однак повністю запобігти перевантаженням не можуть. Це повязано з інерційністю системи газотурбінного наддуву. Таким чином, навіть за наявності відомих обмежувачів навантаження необхідно приймати заходи до захисту дизеля від перевантажень при маневрах судна.
Удосконалена методика зміни завдання на управління енергетичною установкою, у складі мікропроцесорної системи ДАУ. Закон зміни кроку гвинта в системах ДАУ найдоцільніше реалізувати по логарифмічній залежності, яка для спрощення може бути апроксимована ступінчастою функцією, що практично не погіршує прийомистість дизеля. Розроблена методика дозволяє визначити раціональну кількість ступенів та їх тривалість для навантаження СОД з ГКР.
В результаті досліджень знайдено практичне рішення та дані практичні рекомендації щодо захисту СОД з ГКР від перевантажень при маневрах судна, налаштовування обмежувачів навантаження СОД, що працюють на ГКР, а також обґрунтовані шляхи вдосконалення законів їх роботи для підвищення прийомистості пропульсивного комплексу.
Результати дисертаційного дослідження рекомендуються для використання: на підприємствах і в організаціях морського і річкового транспорту, які займаються експлуатацією суднових дизелів; на заводах суднобудівної галузі та їх конструкторських і науково-дослідних інститутах для налаштовування засобів автоматизації суднового пропульсивного комплексу з СОД, що працює на ГКР, а також в навчальному процесі вищих навчальних закладів.
Список литературы
Брошков С.Д. Модернизация электронного регулятора нагрузки на судах типа «Измаил» / С.Д. Брошков // Автоматизация судовых технических средств : науч. - техн. сб. - 2001. - Вып. 6. - Одесса: ОГМА. - С. 3 - 7.
Брошков С.Д. Совершенствование функциональных характеристик систем управления главными двигателями и винтом регулируемого шага SELMA-MARINE // Автоматизация судовых технических средств : науч. - техн. сб. - 2000. - Вып. 5. - Одесса: ОГМА. - С. 3 - 7.
Брошков С.Д. Оптимизация процесса нагружения главного судового среднеоборотного дизеля / С.Д. Брошков // Автоматизация судовых технических средств : науч. - техн. сб. - 1999. - Вып. 4. - Одесса: ОГМА. - С. 21 - 27.