ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ КОМБИНИРОВАННЫМИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ УСТАНОВКАМИ СУДОВ

Приведена разработанная на основании выполненных исследований схема судовой комбинированной энергетической установки параллельного типа с буферным источником энергии, которая в общем случае включает в себя аккумуляторную батарею, дизельный двигатель, валомашину синхронного типа и движители в виде гребного винта регулируемого шага. Предложен запатентованный способ управления разработанной комбинированной установкой, основанный на регулировании угла поворота лопастей винта регулируемого шага в функции мощности на гребном валу и степени разрядки аккумуляторной батареи, при котором коэффициент загрузки дизельного двигателя остается практически неизменным и равным номинальному при любой скорости движения судна и любом статическом моменте сопротивления на гребном валу. Использование этого способа позволяет существенно сократить расход топлива дизельными двигателями на судах, эксплуатация которых характеризуется частыми маневренными и долевыми режимами, увеличить эксплуатационный ресурс дизельных двигателей, а также уменьшить вредные выбросы в атмосферу. Даны рекомендации по выбору соотношений мощностей и параметров используемых источников электроэнергии. Показано, что в общем случае эти соотношения мощностей источников целесообразно выбирать таким образом, чтобы зарядная мощность аккумуляторной батареи соответствовала, за вычетом потерь в промежуточных преобразователях, номинальной мощности дизельного двигателя. Графически показано, что при любом: линейном или ступенчатом изменении мощности на гребном винте, ввиду того, что механическая постоянная времени более чем на порядок превышает электромагнитную, коэффициент загрузки дизельного двигателя остается неизменным и он работает с неизменной частотой вращения и практически неизменным моментом на валу. Техническая реализация результатов выполненных исследований представляется целесообразной в первую очередь для судов прибрежного плавания.

аккумуляторная батарея, валогенератор, главный двигатель, гребной винт, комбинированная энергетическая установка, экология

1. Игнатьева Н. А. Современное состояние и перспективы развития судостроения в российской федерации / Н. А. Игнатьева // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2016. - № 4-6. - С. 1159-1162.

2. Иванченко А. А. Энергетическая эффективность судов и регламентация выбросов парниковых газов / А. А. Иванченко, А. П. Петров, Г. Е. Живлюк // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2015. - № 3 (31). - С. 103-112. DOI: 10.21821/2309-5180-2015-7-3-103-112.

3. Adamkiewicz A. Technologies reducing exhaust gas emissions from large marine diesel engines / A. Adamkiewicz, K. Kołwzan // Silniki Spalinowe. - 2007. - Vol. 46. - No. SC3. - Pp. 79-90.

4. Mysków J. Marine engine exhaust gas emission after treatment system concept / J. Myśków, T. Borkowski, Bludszuweit, W. Frohlingsdorf // Journal of KONES Powertrain and Transport. - 2011. - Vol. 18. - No. 4. - Pp. 307-315.

5. Патров Ф. В. Снижение концентраций оксидов азота в отработавших газах судовых дизелей при использовании водотопливных эмульсий / Ф. В. Патров, О. С. Вахромеев // Вестник Астраханского государственного технического университета. - Серия: Морская техника и технология. - 2010. - № 1. - С. 141-146.

6. Craft T. J. Back to the future: Flettner-Thom rotors for maritime propulsion / T. J. Craft, H. Iacovides, Johnson, B. E. Launder // THMT-12. Proceedings of the Seventh International Symposium On Turbulence Heat and Mass Transfer. - Palermo, Italy: 2012. - Pp. 1104-1113. DOI: 10.1615/ICHMT.2012.ProcSevIntSympTurbHeatTransfPal.1150.

7. Craft T. J. Dynamic performance of Flettner rotors with and without Thom discs / T. J. Craft, H. Iacovides, B. E. Launder // Proc. 7th International Symp. on Turbulence & Shear Flow Phenomena. - Ottawa, 2011. - Paper 6C-3.

8. Ведрученко В. Р. Альтернативные виды топлива для судовых дизелей / В. Р. Ведрученко, И. И. Малахов. - Омск: Омский институт водного транспорта (филиал) ФБОУ ВПО «НГАВТ», 2013. - 173 с.

9. Bolvashenkov I. Possible ways to improve the efficiency and competitiveness of modern ships with electric propulsion systems / I. Bolvashenkov, H. G. Herzog, A. Rubinraut, V. Romanovskiy // 2014 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC). - IEEE, 2014. - Pp. 1-9. DOI: 10.1109/VPPC.2014.7007120.

10. Bolvashenkov I. Promising ships propulsion systems with electric motion and steering gondolas / I. Bolvashenkov, H. G. Herzog, A. Rubinraut, V. Romanovskiy // 2014 Ninth International Conference on Ecological Vehicles and Renewable Energies (EVER). - IEEE, 2014. - Pp. 1-4. DOI: 10.1109/EVER.2014.6844086.

11. Романовский В. В. Анализ схемных решений гребных электрических установок 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. - 2019. - Т. 11. - № 1. - С. 169-181. DOI: 10.21821/2309-5180-2019-11-1-169-181.

12. De Breucker S. Possible applications of plugin hybrid electric ships / S. De Breucker, E. Peeters, Driesen // 2009 IEEE Electric Ship Technologies Symposium. - IEEE, 2009. - Рр. 310-317. DOI: 10.1109/ESTS.2009.4906530.

13. Bennabi N. Hybrid propulsion systems for small ships: Context and challenges / N. Bennabi, J. F. Charpentier, H. Menana, J. Y. Billard, P. Genet // 2016 XXII International Conference on Electrical Machines (ICEM). - IEEE, 2016. - Рр. 2948-2954. DOI: 10.1109/ICELMACH.2016.7732943.

14. Пат. 2483972 Российская Федерация, МПК B60W 20/00. Способ управления судовой комбинированной энергетической установкой / В.В. Миханошин; заяв. и патентообладатель Морской государственный университет им. адм. Г. И. Невельского. - № 2011140644/11; заявл. 06.10.2011; опубл.10.06.2013, Бюл. № 11.

15. Романовский В. В. Выбор основных параметров электрических машин для гребных электрических установок / В. В. Романовский, М. А. Сюбаев, И. М. Болвашенков // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2015. - № 6 (34). - С. 172-178. DOI: 10.21821/2309-5180-2015-7-6-172-178.