Разработка моделей и методов обоснования технических решений по судовым энергетическим установкам

• Автор: Даниловский, Алексей Глебович
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 251 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ Список основных сокращений и обозначений'

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Обзор литературных источников и постановка задачи исследования ,

1.1. Обзор литературных источников по методам обоснования технических решений по судам и судовым энергетическим установкам и оптимизации сложных технических систем объектов морской техники.
1.2.0бзор литературных источников по проблеме разработки систем автоматизированного проектирования

1.3. Постановка задачи исследования

Глава 2. Методология обоснования технических решений по судовой энергетике

2.1. Разработка метода анализа эффективности технических решений по судовым энергетическим установкам на начальных,этапах проектирования

2.2. Разработка методики оценки погрешности согласованного критерия эффективности

2.3. Модели экономического анализа объектов морской техники

2.4. Модели поиска вектора оптимальных решений
2.5. Метод и математические модели для исследования влияния конъюнктуры рынков и условий использования судна на эффективность принятых технических решений по СЭУ
Глава 3. Разработка систем автоматизированного проектирования СЭУ грузовых транспортных судов
3.1. Методология автоматизированного проектирования СЭУ
3.2. САПР эскизного проектирования СЭУ грузовых судов
3.3. САПР технического проектирования СЭУ грузовых судов
3.4. Перспектива разработки подсистемы САПР контрактного проектирования грузовых судов «Энергетический комплекс»
3.5. Автоматизированная база данных САПР СЭУ
Глава 4. Оптимизация технических решений по комплектованию пропульсивных установок (ПУ) объектов морской техники
4.1. Выбор оптимальной пропульсивной установки для транспортного
судна
4.2. Оптимизация расположения режимной линии в поле допустимых режимов МДМ
4.3. Анализ эффективности применения винта регулируемого шага
4.4. Влияние комплектации СЭУ вспомогательным оборудованием энергетических систем на результаты оптимизации ПУ с МОД
4.5. Влияние утилизационного комплекса на результаты оптимизации ПУсМОД
4.6. Влияние навешивания валогенератора и ТКС на результаты оптимизации ПУ с МОД

4.7. Оптимизация выбора ПУ с главным среднеоборотным.дизелем. Выбор типоразмера и оптимизация характеристик главных передач мощности
4.8. Сравнительная эффективность судовой пропульсивной установки
с МОД и СОД
4.9. Анализ устойчивости результатов оптимизации ПУ-в условиях нестабильности экономической ситуации и изменения условий использования судна
Глава 5. Оптимизация технических решений по вспомогательным энергетическим комплексам (ВЭК) морской техники
5.1. Потребности судна во вспомогательных видах энергии
и типовые схемы покрытия этих потребностей
5.2. Модели для согласованной системной оптимизации
вспомогательных энергетических комплексов 1*
5.3. Исследование эффективности технических решений!
по вспомогательным энергетическим комплексам
5. 4. Анализ устойчивости результатов оптимизации ВЭК в условиях нестабильности экономической ситуации и изменения условий использования судна
Глава 6. Оптимизация технических решений по компоновке и расположению оборудования СЭУ в помещениях объектов морской техники
6.1. Разработка метода автоматизированного проектирования расположений оборудования в машинно-котельных отделениях грузовых судов
6.2. Обзор методов и моделей для расчета составляющих согласованных критериев эффективности варианта комплектации, компоновки и расположения оборудования СЭУ в МКО
6.3. Методика сравнения вариантов расположения и компоновки СЭУ
6.4. Сравнительный анализ вариантов компоновки и расположения оборудования СЭУ в МКО
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
СЭУ - судовая энергетическая установка;
ПУ - судовая пропульсивная (движительный) установка;
ВЭК - вспомогательный энергетический комплекс - обобщение СЭС, ВКУ и ОУ; СЭС - судовая электроэнергетическая установка (электростанция);
ВКУ - вспомогательная теплоэнергетическая (котельная) установка;
ОУ - судовая водоопреснительная установка;
ГД - главный судовой двигатель;
ДВС - двигатель внутреннего сгорания;
МОД - малооборотный ДВС;
СОД -среднеоборотный ДВС;
ВОД - высокооборотный ДВС;
ДГ - дизель-генератор;
ВГ - валогенератор;
УГТ - утилизационная газовая турбина, эквивалент ТКС;
ТКС - турбо-компаундная система;
ТГ - турбогенератор, работающий на паре;
УТГ - турбогенератор, работающий на паре утилизационного котла;
ГЛ - генераторный агрегат - обобщение ДГ, ВГ, УГТ, УТГ - электрогенератор с приводом на общей фундаментной раме с необходимым комплектом навешенных вспомогательных механизмов;
ГРЩ - главный распределительный щит;
ВПГ - вспомогательный парогенератор (паровой котел);
ВВК - вспомогательный водогрейный котёл;
ВК - вспомогательный котел, работающий на топливе, обобщение ВПГ и ВВК; УПГ — утилизационный парогенератор (паровой котел);
УВК - утилизационный водогрейный котёл;
КИ - котел - инсениратор;
МДМ — максимальная длительная мощность главного двигателя, кВт;
НМДМ - номинальная МДМ;
СМДМ - спецификационная МДМ;
ДЭМ - длительная эксплуатационная мощность;
ВФШ - винт фиксированного шага;
ВРШ - винт регулируемого шага;
СТС - сложная техническая система;
РЭЛ - средства радиоэлектроники;
УФО —ультрафиолетовое облучение;
СВО - система водяного отопления;
/50 - международная организация по стандартизации;
П - полное водоизмещение судна, т;
В Ж - дедвейт - переменная часть водоизмещения (полная грузоподъемность), т; Бо - водоизмещение порожнего судна, т;
Ор - грузоподъемность судна, т;
кт - коэффициент технического использования грузоподъемности в круговом рейсе;
Ь1Ш - дальность плавания судна, мили;
£пп - длина судна между перпендикулярами, м;
ВН5 - наибольшая ширина судна, м;

искусственно размещается на номинальной' винтовой характеристике. По приближенной- методике [53] рассчитываются гребные винты максимально допустимого диаметра Ов=/г0 (с, где (с- расчетная осадка судна; и с диаметром в соответствии-с частотой режима-ДЭМ найденным по формуле Артюшкова -Анфимова [50, 54]; Анализируется- возможность оптимизации винта в соответствии с методикой! [45], то есть с использованием ЛПСС в виде показательной кривой с рекомендованными значениями показателя степени; На этом действия с двигателем заканчиваются. В файл выводятся данные спецификационного режима для расчета валопровода и режима ДЭМ- для приближенного расчета энергетических запасов.
Для расчета винта используется не только методика [54], но и аналитическая- зависимость Л.С. Артюшкова, связывающая- диаметр, м, оптимальных 4- и 5- лопастных винтов, их частоту вращения п, об/мин, и упор Р, кН:
о4п = 1 $г[р. (1-1)
Это соотношение позволяет для заданного упора найти оптимальный
диаметр при заданной частоте. Может быть решена и обратная задача; определение оптимальной частоты при заданном упоре и диаметре. Полученная зависимость проверена Л.С. Артюшковым в результате статистического анализа существующих материалов проектирования
оптимальных винтов, как для отечественных, так и для зарубежных судов. Эти результаты представлены на рис.1.8.
Статистические данные
отмечены точками. Независимо от точек проведена кривая, описываемая следующей формулой:

, кВт/узел
Рис. 1.8. Зависимость произведения £> п,п от отношения
(1.2)