Введение к работе
' АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕШ. В последнее время ведущие морские державы мирз, в том чікле страны СНГ, стали уделять большое внимание вопросу создания парусно-моторных судов. Это обусловлено перспективностью их использования в качестве транспортных, круизных и учебных судов. При этом представляется возможным удчшить технико-экономические показатели электроэнергетической установки (ЭЭУ) судна и уменьшить влияние вредных факторов, воздействующих как на членов экипажа и пассажиров, так и на окружавшую среду.
Несмотря на разнообразие энергетических установок на парусно-моторных судах наиболее распространенным типом ЭЭУ продолжает оставаться установка традиционного исполнения с тепловым главным двигателем (ПО и автономной судовое электростанцией. Данным установкам при их использовании на парусно-шторных судах присущи следующие основные недостатки: невозможность использования энергии ветра для питания судовых эдектропотребитэлеп, низкая эффективность и сложность автоматизации совместной работы парусного вооружения и ГД.
Современное развитие науки и техники открыла возможность создания новых типов ЭЭУ для парусно-моторных судов,позволяющих устранить недостатки, присущие установкам традиционного исполнения. До настоящего времени данная задача не получила однозначного решения, что определяет её важность и актуальность.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целью работы является разработка к исследование ЭЗУ парусно-моторного судна, обеспечивающей требуемы» режимы работы, обладающей высокими технико-экономическими показателями и позволяющая испольвовать динамическую энергию
\
іетра для питания судовых электропотребителей.
Ё соответствии с поставленной целью сформулированы основній задачи диссертационной работы:
исследовать основные режимы работы ЭЭУ парусно-моторных судов и обосновать возможность и целесообразность отбора мощности с гребного винта, работавшего при,ходе судна под парусами в режиме гидротурбины,
разработать структурные схемы ЭЭУ парусно-моторных судов нового поколения,
разработать и исследовать системи управления и регулирования (СУнР) гребного вентильного двигателя (ГВД) и ЭЭУ па-русно-моторкого судна при работе ГЬД в режиме гидрогенератора.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. При выполнении диссертационной работы использовались теоретические, экспериментальные и численные методы исследований.
^Экспериментальные исследования основных релимов работы ЭЭУ проводились на парусно-моторном судне "Ынр". Выполнен сбор данных, характеризующих различные режтлы работы ЭЭУ парусно-моторного судна и проведена их обработка с применением прикладного аппарата математического обеспечения.
Теоретические исследования работы иинта з ремнме гидротурбины осуществлялись математическим аппаратом теоретической гидродинамики с использованием результатов испытании моделей гребных винтов и основных положении гидромеханической теории взаимодействия корпуса судна и двнжетеля.
Теоретические исследовании гребного вентильного двигателя проводились аналитическими методами теории электрических машин переменного тока п преобразовательное техники, Сазирую-2
ідимся на использовании векторных диаграмм и метода мгновенных значении переменных.
Экспериментальные-исследования гребного винта, работающего при ходе судка под парусами 2 режиме гидротурбины, прове-доны на парусно-моторном судне "top" методом активного эксперимента.
Экспериментальные исследования основних режимов работы ЭЭУ паруско-і.югсрнного судна с СУиР осуществлялись на физической модели установки.
НОВЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ОСНОВНЫЕ ПОЛОКШИ, ШКССИМЫЕ НА ЗАЩИТУ. Е диссертационное работе получэны следующие ковке научные результаты, которые выносится на гаинту:
выполненные теоретические и экспериментальные исследования показали возможность к целесообразность отбора мощности с гребного винта, работающего при ходе судна под парусами в режиме гидротурбины,
разработаны перспективные схемы S3/ паруено-моторных судов нового поколения, позволяющие использовать энергию ветра для питания судовых электропотребителеЯ и обладающие широкими функциональными возможностями, повышенной надежностью, высоккмим техннко-экономкчесюшп и хороапмп массо-гаСзритншн показателями,
разработана СУиіг ГЕД, ревлигуюкзя основные режимы работы гребного двигателя пзрусно-моториого судна, обеспечивая при этом его высокую эффективность работы,
- разработана СУиР 3S7 парусно-моторного судна, позволяющая поддерживать постоянство напряжения и частоты на шинах судовых электропотребителеЯ при работе ГВД в режиме гидрогенератора.
ІШШИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Практическая ценность работы состоит в следующем:
разработанные схемы ЭЭУ, могут быть использованы при создании и проектировании парусно-моторных судов нового поколения,
предложенные методики расчета основных характеристик ГВД и синхронного компенсатора, реализованные в виде программ для персонального компгютора, могут использоваться при разработке синхронного электропривода с полупроводниковым преобразователем,
разработанные с'иР.ГЕД и ЗЭУ могут использоваться при проектировании и создании ГЭУ для судов различного назначения, а также в береговых установках с источником электроэнергии переменной частоты, '
предложенный к проверенный в судовых условиях способ запуска главного двигателя с помощью гребного винта, работающего в режиме гидротурбины, рекомендован к использованию на парусно-моторных судах, находящихся в эксплуатации,
разработанную физическую модель ЭЭУ парусно-моторного судна с ГВД целесообразно использовать для проведения научных исследовании и подготовки специалистов в высших учебных заведениях.
ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Результаты диссертационной работы использовались при выполнении научно-исследовательских работ 3/К Н 21 ЛБИМУ (И ГР 018Є0087056),3/Н N 1446 ЛИШУ (Н ГР 01890034426), Э/Н И 1615 ГМА'» ГР 01920010464,3/Н N 1810 ГМА.
ЭЭУ парусно-моторных судов защищены двумя авторскими свидетельствами СССР (tl 16S7510, 1687509) и двумя ноложитель-
ними решениями ИШГПЭ по поданным заязкам на изобретение (Н 5051574 /11, 5051575/11).
На способ запуска главного двигателя с поьюцьн гребного, винта, работающего в режиме гидротурбины, 'получено авторское свидетельство СССР И 1830429. Данный способ запуска главного двигателя принят к использовании на учебном парусно-моторном судне "Мир".
Разработанная физическая модель ЭЭУ парусно-моторного судна с ГЕД внедрена в учебный процесс на электромеханическом факультете ГМА им. адм. С. 0. Макарова к используется в диплом-ком проектировании и для проведения экспериментальных и научно-исследовательских работ.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на 3-й Ленинградской конференции "Еетро-движение и ветроэнергетика транспортных судов" (г. Ленинград, 1930 г.),на всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы энергосбережения в автономной электроэнергетике" (г Севастополі, 1991 г.), на научно-технической конференции "Проблемы обеспечения живучести кораблей и судов" (г. Санкт-Петербург, 1992 г.), на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ЛВИМУ, ГМА им. адм. С.О.Макарова в 1991-1994 г. г.
ПУБЛИКАЦИИ. Основные научные результаты, получанные в диссертации, изложены в 6 печатных работах, 3 авторских свидетельствах и 2 эаяЕок на изобретение с положительными решениями ИШГПЭ.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЕ Диссертация состоит на введения, четырех глав, заключения, списке литературы и приложении. Работа изложена на 138 страницах машинописного текста,
содержит 64 с. рисунков и таОлиц, 14 с. списка литературы, 48 с. приложения.
