IMPROVING THE MANAGEMENT EFFICIENCY OF COMBINED POWER PLANTS OF SHIPS

A scheme of a ship’s combined power plant of a parallel type with a buffer energy source, which in general includes a battery, a diesel engine, a synchronous shaft generator, and propulsors in the form of adjustable pitch propeller, is proposed. A method for controlling this combined installation based on regulating the angle of rotation of the propeller blades as a function of the power on the propeller shaft and the degree of discharge of the battery, at which the load factor of the diesel engine remains virtually unchanged and equal to the nominal at any speed of the vessel and any static moment of resistance on the propeller shaft. This patented method, when it is used, can significantly reduce the fuel consumption by diesel engines on ships whose operation are characterized by frequent maneuvering and share modes, increase the operational life of diesel engines, and reduce harmful emissions into the atmosphere. A recommendation for choosing the ratios of powers and parameters of the used power sources is given. It has been shown that in general, it is advisable to choose these ratios of sources powers so that the charging power of the battery corresponds, minus losses in intermediate converters, to the rated power of the diesel engine. It has been graphically show that for any linear or stepwise power change on the propeller, due to the fact that the mechanical time constant is more than an order of magnitude higher than the electromagnetic one, the load factor of the diesel engine remains unchanged, and it operates at a constant speed with almost constant torque on the shaft.

battery, shaft generator, main engine, propeller, combined power plant, ecology

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.