Объект и цель научной работы. Объекты исследования – получение и применение присадок водорода и водородосодержащих газов к воздуху. Использование водорода в качестве присадки к дизельному топливу (ДТ) до настоящего времени не изучалось. Целями являются разработка, изготовление и испытание устройства для получения присадки водорода в ДТ и исследование характеристик дизеля при работе на модифицированном топливе.
Материалы и методы. Исследования проводились на спроектированной и изготовленной экспериментальной установке для получения газовой присадки, растворенной в ДТ, на основе конструкции роторно-пульсационного аппа-рата (РПА). Сделан хроматографический анализ химического состава растворенного в топливе газа. Проведены сравнительные испытания отсека дизеля Ч 10,5/12 по нагрузочной характеристике на топливе с газовой водородосодержащей присадкой.
Основные результаты. Полученный из дизельного топлива газ проанализирован на хроматографе. Состав газо-вой смеси показал, что наряду с широким спектром различных легких углеводородов в смеси присутствует этилен. Он является промотором, инициирующим химические реакции. Добавление промоторов в небольших количествах к топ-ливу значительно ускоряет процесс горения. Максимальное содержание легкой газовой фазы, содержащейся в модифицированном топливе, накапливается в течение 7,5 мин. с начала обработки. С увеличением времени обработки про-исходит процесс удаления газа из топлива, и плотность модифицированного топлива увеличивается. Следовательно, оптимальное время обработки ДТ на экспериментальной установке для получения максимального количества водородосодержащей присадки – 7,5 мин.
Заключение. Сравнительные испытания дизельного двигателя на дистиллятном топливе и топливе с водородосодержащей присадкой показали уменьшение концентрации нормируемых загрязняющих веществ, содержащихся в отработавших газах. Для сокращения расхода топлива с использованием водородосодержащей присадки необходимо дополнительно провести НИР по оптимизации характеристики тепловыделения. Дизельное топливо с водородосодер-жащей присадкой рекомендуется к практическому использованию в судовых энергетических установках.
Объект и цель научной работы. Объектом исследования является быстродействующая система управления электромагнитным моментом синхронного двигателя с анизотропной магнитной проводимостью ротора.
Материалы и методы. Использованы методы анализа непрерывных динамических систем автоматического управления. Структура системы управления сформирована на основе метода желаемой передаточной функции с настройкой на технический оптимум. Передаточная функция системы определяется по передаточным функциям регуляторов тока и объекта управления. Устойчивость и быстродействие оценивались корневым методом. Аналитические вычисления производились в программном пакете MAPLE 18.
Основные результаты. Определены зависимости условий устойчивости от параметров системы управления и синхронного электродвигателя при управлении моментом и частотой вращения. Найдены зоны и условия, при которых переходный процесс имеет колебательный и апериодический характер при учете настройки регуляторов тока и скорости.
Заключение. Быстродействующее управление моментом синхронного электродвигателя с анизотропной магнитной проводимостью ротора устойчиво при условии положительных параметров системы и компенсации перекрестных связей. При настройке регуляторов по критерию робастности управление частотой вращения устойчиво при положи-тельных значениях R* и R1, а переходный процесс всегда имеет апериодический характер.
Объект и цель научной работы. Исследуются подходы к конструированию ранее реализованных и современных нагрузочных устройств (НУ) с целью технического и технологического совершенствования для соответствия новым требованиям к источникам электроэнергии и судовых электроэнергетических систем (ЭЭС) в целом.
Материалы и методы. В работе использованы данные публикаций, а также техническая документация из архива Центрального научно-исследовательского института судовой электротехники и технологии (ЦНИИ СЭТ) по НУ постоянного и переменного тока, программы и методики испытаний судовых источников электроэнергии.
Основные результаты. Подтверждена приоритетность использования в нагрузочных устройствах, построенных на базе элементов с активным и индуктивным сопротивлением, применения принудительного воздушного охлаждения, что не исключает применения водяного охлаждения в НУ большой мощности. Для повышения величины сопротивле-ния изоляции электрических цепей относительно корпуса НУ при использовании в качестве активной составляющей нагрузки трубчатых электронагревателей, установленных на общей металлической панели и включенных в параллель, целесообразно изолировать панель термостойкими изоляторами относительно корпуса НУ. Предложены варианты технических решений перспективных модулей для построения типорядов НУ постоянного и переменного тока.
Заключение. Для швартовных испытаний судовых источников энергии широкого диапазона мощностей целесообразно применение активно-индуктивных НУ, обладающих существенными преимуществами по сравнению с другими устройствами подобного назначения: простотой, надежностью технического решения, низкой стоимостью, а также отсутствием технологической зависимости от организаций-производителей и потребителей электроэнергии.
Объект и цель научной работы. Объектом является звено постоянного тока преобразователя частоты электропривода гребного винта, включая трансформатор и неуправляемый выпрямитель. Цель заключается в исследовании переходных и установившихся процессов трансформатора с расщепленной вторичной обмоткой и выпрями-теля, возникающих при глухом коротком замыкании (КЗ) цепи постоянного тока преобразователя частоты электро-привода гребного винта.
Материалы и методы. Исследование проводилось с использованием аналитических методов и программной среды Matlab-Simulink.
Основные результаты. Определены основные параметры переходных и установившихся процессов трансформатора с расщепленной обмоткой и выпрямителя при коротком замыкании цепи постоянного тока преобразователя частоты электропривода гребного винта. Приведены расчетные соотношения для определения тока и напряжения дуги предохранителя при его срабатывании.
Заключение. Результаты выполненного исследования позволяют установить влияние параметров трансформатора с расщепленной обмоткой на величину как переходных, так и установившихся токов короткого замыкания. Указанные результаты должны способствовать повышению обоснованности выбора диодов выпрямителя и устройств защиты от ударных токов КЗ, а также повышению надежности системы электродвижения корабля в целом.
Объект и цель научной работы. Объектом исследования является турбулентное горение бедной метановоз-душной смеси в камере сгорания двигателя. Цель работы – изучение закономерностей влияния промотирующей добав-ки водорода на режим турбулентного горения.
Материалы и методы. Математическая модель рабочего процесса двигателя основана на трехмерных уравнениях нестационарного переноса. Для определения характеристик турбулентности использовалась k-ω SST модель турбулентности.
Основные результаты. В результате проведенной работы построена диаграмма Борги – Питерса (Borghi – Peters). Показано, что добавление водорода в бедную метановоздушную смесь приводит к смещению расчетных точек из зоны, в которой фронт пламени сильно разорван турбулентными вихрями, к зоне, в которой влияние турбулентности на структуру фронта пламени слабо выражено. Получены численные значения критериев Карловица и Дамкелера, оцени-вающих влияние промотирующей добавки водорода на режим турбулентного горения в судовом поршневом двигателе внутреннего сгорания.
Заключение. Выявлено, что добавление водорода в бедную метановоздушную смесь в условиях интенсивной тур-булентности приводит к увеличению критерия Дамкелера и уменьшению критерия Карловица. При этом, чем выше концентрация водорода в метановоздушной смеси, тем сильнее проявляется выявленная закономерность. Это свиде-тельствует об увеличении скорости химических реакций во фронте пламени, в результате чего снижается негативное влияние турбулентных вихрей на фронт пламени и сгорание в двигателе становится более стабильным.
Объект и цель научной работы. Объектом исследования являются отработавшие газы (ОГ) элементов судо-вых энергетических установок (СЭУ). Цели заключаются в исследовании свойств компонентов ОГ элементов СЭУ и разработке метода выделения каждого из компонентов из общей смеси газов для снижения экологической нагрузки на окружающую среду со стороны элементов СЭУ судов торгового флота.
Материалы и методы. В качестве материалов использованы научные публикации, в той или иной мере затрагивающие тему исследования, а также пособия и справочные материалы.
Основные результаты. Проведен сравнительный, а затем системный анализ свойств ОГ, что позволило определить основные принципы реализации сепарации каждого из их компонентов наиболее эффективным образом. Это является важным этапом в разработке технологий снижения выбросов вредных веществ и парниковых газов в атмосферу.
Заключение. Сравнительный и системный анализ свойств компонентов ОГ элементов СЭУ позволяют в дальней-ших исследованиях начать разработку системы сепарации и очистки ОГ новой генерации или предложить наиболее эффективный план модернизации имеющихся систем. Теоретическая ценность исследования заключается в результа-тах сравнительного анализа по выбранным параметрам. Практическое значение итогов работы состоит в определении метода сепарации компонентов ОГ.
Объект и цель научной работы. Локальные энергетические системы, в состав которых входят плавучие энергоблоки (ПЭБ) на базе судовых реакторных установок (РУ). Обоснование экономической целесообразности ис-пользования локальных энергетических кластеров с комбинированными источниками энергии (включающих ядерное, угольное, дизельное и газовое топливо) в труднодоступных арктических регионах Российской Федерации.
Материалы и методы. Метод технико-экономического обоснования объектов энергетики.
Основные результаты. В работе определен оптимальный состав локального энергетического кластера по критерию минимальной стоимости топлива (ядерного и органического).
Заключение. Полученные результаты могут быть использованы при обосновании структуры локальных энергети-ческих систем в труднодоступных арктических регионах Российской Федерации.
Объект и цель научной работы. Объектом исследования являются математические модели, численные ме-тоды и компьютерные алгоритмы хранения и обработки геометрической информации о судовой корпусной конструк-ции в 3D. Цель работы – снижение трудоемкости разработки сборочного чертежа трубопровода в изометрическом виде за счет создания компонентов математического и программного обеспечения (ПО) обработки геометрической информации судовой корпусной конструкции.
Материалы и методы. Теоретическая часть работы выполнена на основе применения моделей, методов и алгоритмов вычислительной геометрии, используемых при построении систем обработки географических данных в геоинформационных системах. В экспериментальной и практической частях работы применяются методы программирова-ния, построения и анализа алгоритмов и программ, компьютерного исследования работы алгоритмов.
Основные результаты. Предложена методика обработки и хранения геометрических 3D данных о судовых корпусных конструкциях с применением подходов обработки данных в геоинформационных системах. На основе ука-занной методики разработано ПО определения расстояния от заданной точки до нижележащей корпусной конструкции с целью автоматического внесения этого расстояния в сборочный чертеж трубопровода.
Заключение. Разработана методика обработки и хранения геометрических 3D данных о судовых корпусных кон-струкциях в базе данных геоинформационной системы, а также алгоритм поиска из заданной в 3D точки ближайшей «видимой» корпусной панели. Разработанное математическое и программное обеспечение САПР позволяет сократить трудозатраты по оформлению изометрического сборочного чертежа судового трубопровода с указанием расстояния от палубной конструкции.
Объект и цель научной работы. Объектом являются суда ледового плавания. Цели исследования – развитие и совершенствование методов и моделей прогнозирования изменения технического состояния наружной обшивки и ледового пояса морских судов с течением времени.
Материалы и методы. Предлагаемые подходы апробированы на реальных данных, полученных в результате обработки актов замеров остаточных толщин и деформаций судов ледовых классов, эксплуатирующихся в Дальне-восточном морском бассейне.
Основные результаты. Рассмотрены модели прогнозирования изменения толщины наружной обшивки морских судов с течением времени. Показаны преимущества и недостатки линейных и нелинейных подходов, а также влияние объемов исходной информации на качество и характер прогнозов.
Заключение. Выполненное исследование показало, что применение нелинейных зависимостей позволяет с достаточ-ной для практических целей точностью прогнозировать изменение технического состояния наружной обшивки и ледового пояса судов в эксплуатации, что дает возможность планировать виды, объемы и сроки выполняемых ремонтных работ.
Объект и цель научной работы. Объектом исследования являются вязкоупругие полимерные материалы, интегрируемые в состав конструкции для повышения диссипативных характеристик. Цель работы – аналитическое описание результатов измерений вещественных и мнимых частей комплексных модулей вязкоупругих полимерных материалов.
Материалы и методы. Результаты измерений вещественных и мнимых частей комплексных модулей вязкоупругих полимерных материалов. Обобщение экспериментальных данных путем выбора аппроксимирующих функций.
Основные результаты. Показана возможность использования полиномиальных зависимостей для аналитического описания вещественных и мнимых частей комплексных модулей вязкоупругих полимерных материалов в широком температурном и частотном диапазонах.
Заключение. В работе представлен один из возможных подходов к обработке результатов измерений и аналитическому описанию вещественных и мнимых частей комплексных модулей вязкоупругих полимерных материалов.