ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И АВТОМАТИЗАЦИИ НА СУДАХ

Темой работы является обзор и анализ основных направлений развития судовой электротехники. Отмечается, что в последние десятилетия значительно вырос уровень электрификации и автоматизации судов ввиду повышения требований к технико-эксплуатационным и технико-экономическим характеристикам со стороны судовладельцев. Реализация предъявляемых требований стала возможной благодаря развитию смежных отраслей науки, техники и технологии: материаловедения, силовой преобразовательной техники, микропроцессорной электроники, информационных технологий. В статье рассмотрены основные направления развития судовой электротехники и автоматизации: совершенствование систем генерирования и распределения электроэнергии, совершенствование систем электродвижения и пропульсивных установок, совершенствование систем автоматизации. Показана целесообразность применения вентильных генераторных агрегатов и перехода к распределению электроэнергии на постоянном токе. Активное развитие и распространение как в промышленности, так и на морском транспорте получают статические источники электроэнергии нового поколения. Отмечается, что хорошие регулировочные характеристики, отсутствие ограничения по количеству реверсов и минимальной частоте вращения, высокий КПД при работе на долевых нагрузках, высокие перегрузочные способности по моменту на гребном винте значительно расширяют область применения современных систем электродвижения переменного тока. Стремление сочетать достоинства пропульсивных установок разных типов стимулировало создание комбинированных (гибридных) пропульсивных установок. Комбинированные установки имеют в своем составе традиционный тепловой главный двигатель и гребной электродвигатель. Задействование того или иного двигателя осуществляется в зависимости от режима эксплуатации и скорости хода судна. Внедрение информационных технологий позволяет автоматизировать управление и контроль процессов технического обслуживания и ремонта судового оборудования. Современное развитие программно-аппаратных средств и алгоритмического обеспечения дают возможность создавать безэкипажные суда, способные управляться дистанционно и двигаться самостоятельно (автономно) по заранее заданным алгоритмам, в том числе расхождения с другими судами в море. Сделан вывод, что основными задачами в рамках направлений развития судовой электротехники и автоматизации являются: повышение энергоэффективности процесса генерирования электроэнергии путем внедрения вентильных генераторных агрегатов; внедрение инновационных источников электроэнергии с высокими показателями экономичности и экологичности, включая статические источники электроэнергии; применение гребных электродвигателей на постоянных магнитах и индукторного типа; применение комбинированных пропульсивных установок с обратимыми системами электродвижения; повышение уровня автоматизации путем внедрения информационных технологий и искусственного интеллекта.

направление развития, электроэнергетическая система, вентильный генератор, статический источник электроэнергии, система электродвижения, комбинированная пропульсивная установка, система автоматизации, безэкипажное судно

1. Григорьев А. В. Судовая электростанция с вентильными дизель-генераторами переменной частоты вращения / А. В. Григорьев, С. М. Малышев, Р. Р. Зайнуллин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2019. - Т. 11. - № 1. - С. 193-201. DOI: 10.21821/2309-5180-2019-11-1-193-201.

2. Григорьев А. Первый отечественный судовой вентильный дизель-генераторный агрегат переменного тока / А. Григорьев, В. Фатов, С. Малышев // Морской флот. - 2018. - № 5 (1539). - С. 40-42.

3. Коробко Г. И. Разработка и моделирование дизель-генератора с изменяемой частотой вращения в судовой единой электроэнергетической системе / Г. И. Коробко, О. С. Хватов, И. Г. Коробко // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. - 2017. - № 1. - С. 55-61.

4. Capasso C. Design of a Hybrid Propulsion Architecture for Midsize Boats / C. Capasso, E. Notti, O. Veneri // Energy Procedia. - 2019. - Vol. 158. - Pp. 2954-2959. DOI: 10.1016/j.egypro.2019.01.958.

5. Geertsma R. D. Design and control of hybrid power and propulsion systems for smart ships: A review of developments / R. D. Geertsma, R. R. Negenborn, K. Visser, J. J. Hopman // Applied Energy. - 2017. - Vol. 194. - Pp. 30-54. DOI: 10.1016/j.apenergy.2017.02.060.

6. Груздев А. И. Опыт создания батарей на базе литий-ионных аккумуляторов большой ёмкости / А. И. Груздев // Электрохимическая энергетика. - 2011. - Т. 11. - № 3. - С. 128-135.

7. Силютин Д. Е. Варианты конструктивных исполнений суперконденсаторов / Д. Е. Силютин, М. Ю. Чайка, В. С. Горшков, А. И. Дунаев // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2012. - Т. 8. - № 7-2. - С. 96-100.

8. Кононенко С. В. Применение солнечных батарей на объектах морской инфраструктуры / С. В. Кононенко, С. В. Головко, М. А. Надеев, В. А. Павленко // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. - 2018. - № 3. - С. 101-106. DOI: 10.24143/2073-1574-2018-3-101-106.

9. Григорьев А. В. Особенности расчетов токов короткого замыкания в судовых электроэнергетических системах с распределением электроэнергии на постоянном токе / А. В. Григорьев, А. Ю. Васильев, С. М. Малышев // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. - 2017. - № 48-49. - С. 104-108.

10. Будашко В. В. Разработка трехуровневой многокритериальной стратегии управления гибридной судовой энергетической установкой комбинированного пропульсивного комплекса / В. В. Будашко // Електротехнiка i Електромеханiка. - 2017. - № 2. - С. 62-72. DOI: 10.20998/2074-272X.2017.2.10.

11. Baldi F. Optimal load allocation of complex ship power plants / F. Baldi, F. Ahlgren, F. Melino, C. Gabrielii, K. Andersson // Energy Conversion and Management. - 2016. - Vol. 124. - Pp. 344-356. DOI: 10.1016/j.enconman.2016.07.009.

12. Ancona M. A. Efficiency improvement on a cruise ship: Load allocation optimization / M. A. Ancona, F. Baldi, M. Bianchi, L. Branchini, F. Melino, A. Peretto, J. Rosati // Energy Conversion and Management. - 2018. - Vol. 164. - Pp. 42-58. DOI: 10.1016/j.enconman.2018.02.080.

13. Ling-Chin J. Investigating a conventional and retrofit power plant on-board a Roll-on/Roll-off cargo ship from a sustainability perspective - A life cycle assessment case study /j. Ling-Chin, A. P. Roskilly // Energy Conversion and Management. - 2016. - Vol. 117. - Pp. 305-318. DOI: 10.1016/j.enconman.2016.03.032.

14. Романовский В. В. Повышение качества электрической энергии в судовых электроэнергетических системах / В. В. Романовский, А. С. Бежик // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2021. - Т. 13. - № 1. - С. 87-101. DOI: 10.21821/2309-5180-2021-13-1-87-101.

15. Бурков А. Ф. Развитие прибрежного морского транспорта с гибридными энергоустановками на примере Дальневосточного региона / А. Ф. Бурков, В. В. Миханошин, Нгуен Ван Ха // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2021. - Т. 13. - № 1. - С. 102-114. DOI: 10.21821/2309-5180-2021-13-1-102-114.

16. Каракаев А. Б. Обзор исследований моделирования адаптивных систем автоматического управления компонентами электроэнергетических систем / А. Б. Каракаев, Г. А. Галиев // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2020. - Т. 12. - № 1. - С. 139-153. DOI: 10.21821/2309-5180-2020-12-1-139-153.

17. Гельвер Ф. А. Структура электродвижительного комплекса судна с двойными шинами постоянного тока / Ф. А. Гельвер // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2020. - Т. 12. - № 1. - С. 174-188. DOI: 10.21821/2309-5180-2020-12-1-174-188.

18. Иванова Т. С. Применение сверхпроводящих индуктивных накопителей в энергосети судового комплекса / Т. С. Иванова, В. И. Маларев, Б. Н. Абрамович // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2020. - Т. 12. - № 2. - С. 402-415. DOI: 10.21821/2309-5180-2020-12-2-402-415.

19. Романовский В. В. Судовые гибридные электроэнергетические системы с распределенной шиной постоянного тока / В. В. Романовский, В. А. Малышев, А. С. Бежик // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2020. - Т. 12. - № 3. - С. 591-605. DOI: 10.21821/2309-5180-2020-12-3-591-605.

20. Воробьев К. А. Система двунаправленных преобразователей электрической энергии в сетях ограниченной мощности / К. А. Воробьев, Н. А. Поляков, Р. Стжелецки // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2020. - Т. 12. - № 4. - С. 812-823. DOI: 10.21821/2309-5180-2020-12-4812-823.