Гребные электрические установки: обзор, анализ, перспективы развития
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Судостроение. Судомоделирование
Издательство:
НИЦ ИНФРА-М
Год издания: 2022
Кол-во страниц: 199
Дополнительно
Вид издания:
Монография
Уровень образования:
Дополнительное профессиональное образование
ISBN: 978-5-16-017236-1
ISBN-онлайн: 978-5-16-109776-2
DOI:
10.12737/1832490
Артикул: 760584.01.01
Доступ онлайн
от 240 ₽
В корзину
В монографии выполнены обзор и анализ судовых гребных электрических установок, рассмотрены современные научно-технические решения, направленные на совершенствование теории и практики электротехнических систем судовых пропульсивных комплексов. Предложены решения актуальных задач, связанных с развитием гребных электрических установок малотоннажных судов, основанные на внедрении комбинированных энергетических установок, включающих электрохимические источники электроэнергии (аккумуляторы).
Предназначена для научных и учебных целей и ориентирована на специалистов в области судовой электроэнергетики, курсантов и студентов электромеханических специальностей учебных заведений.
Тематика:
ББК:
УДК:
- 620: Испытания материалов. Товароведение. Силовые станции. Общая энергетика
- 621: Общее машиностроение. Ядерная техника. Электротехника. Технология машиностроения в целом
ОКСО:
- ВО - Магистратура
- 26.04.02: Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры
- ВО - Специалитет
- 26.05.01: Проектирование и постройка кораблей, судов и объектов океанотехники
- 26.05.02: Проектирование, изготовление и ремонт энергетических установок и систем автоматизации кораблей и судов
- 26.05.06: Эксплуатация судовых энергетических установок
- 26.05.07: Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики
- Аспирантура
- 26.06.01: Техника и технологии кораблестроения и водного транспорта
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Москва ИНФРА-М 2022 ГРЕБНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ ОБЗОР, АНАЛИЗ, ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ А.Ф. БУРКОВ В.В. МИХАНОШИН МОНОГРАФИЯ
УДК 621.31(075.4) ББК 31.2 Б90 Бурков А.Ф. Б90 Гребные электрические установки: обзор, анализ, перспективы развития : монография / А.Ф. Бурков, В.В. Миханошин. — Москва : ИНФРА-М, 2022. — 199 с. — (Научная мысль). — DOI 10.12737/1832490. ISBN 978-5-16-017236-1 (print) ISBN 978-5-16-109776-2 (online) В монографии выполнены обзор и анализ судовых гребных электриче ских установок, рассмотрены современные научно-технические решения, направленные на совершенствование теории и практики электротехнических систем судовых пропульсивных комплексов. Предложены решения актуальных задач, связанных с развитием гребных электрических установок малотоннажных судов, основанные на внедрении комбинированных энергетических установок, включающих электрохимические источники электроэнергии (аккумуляторы). Предназначена для научных и учебных целей и ориентирована на спе циалистов в области судовой электроэнергетики, курсантов и студентов электромеханических специальностей учебных заведений. УДК 621.31(075.4) ББК 31.2 Р е ц е н з е н т ы: Глушков С.В., доктор технических наук, профессор, декан электро механического факультета Морского государственного университета имени адмирала Г.И. Невельского; Силин Н.В., доктор технических наук, профессор, профессор Депар тамента энергетических систем Дальневосточного федерального университета ISBN 978-5-16-017236-1 (print) ISBN 978-5-16-109776-2 (online) © Бурков А.Ф., Миханошин В.В., 2021 Данная книга доступна в цветном исполнении в электронно-библиотечной системе Znanium.com
Гребные электрические установки: обзор, анализ, перспективы развития Список сокращений АБ АД АВ БМРТ ВГ ВГУ ВМ ВНР ВРК ВРШ ВФШ Г–Д ГВ ГГ ГД ГДР ГЭД ГЭУ ДАУ ДГ ДН ДЭГУ ИМ ИН ИП ИУ КПД, КЭУ МДС МГУ МО — аккумуляторная батарея — асинхронный двигатель — автоматический выключатель — большой морозильный рыболовный траулер — валогенератор — валогенераторная установка — валомашина — Венгерская Народная Республика (до октября 1989 г.) — винторулевая колонка — винт регулируемого шага — винт фиксируемого шага — генератор — двигатель (система) — гребной винт — главный генератор — главный двигатель — Германская Демократическая Республика (до октября 1990 г.) — гребной электродвигатель — гребная электрическая установка — дистанционное автоматизированное управление — дизель-генератор — датчик напряжения — дизель-электрическая гребная установка — индекс модуляции — инвертор — импульсный преобразователь — информационное устройство — коэффициент полезного действия — комбинированная энергетическая установка — магнитодвижущая сила — Морской государственный университет — машинное отделение
Бурков А.Ф., Миханошин В.В. МПЧ НВ НРБ НС о.е. ПД ПК ПНР ПП ППр ПУ ПЭЭ РМРС САУ СВ СГ СК СМ СР СРР СССР СУ СФРЮ СЭУ ТЭ ТЭГУ УУ ФАЛ ЭД ЭДС — матричный преобразователь частоты — неуправляемый выпрямитель — Народная Республика Болгария (до ноября 1990 г.) — намагничивающая сила — относительная единица — первичный двигатель — пропульсивный комплекс — Польская Народная Республика (до декабря 1990 г.) — полупроводниковый преобразователь — полупроводниковый прибор — пропульсивная установка — преобразователь электрической энергии — Российский морской регистр судоходства — система автоматического управления — система возбуждения — синхронный генератор — синхронный компенсатор — силовой модуль (полупроводниковый) — суммирующий редуктор — Социалистическая Республика Румыния (до декабря 1989 г.) — Союз Советских Социалистических Республик (до декабря 1991 г.) — система управления — Социалистическая Федеративная Республика Югославия (до июня 1991 г.) — судовая энергетическая установка — техническая эксплуатация — турбоэлектрическая гребная установка — управляющее устройство — функция алгебры логики — электрический двигатель — электродвижущая сила
Гребные электрические установки: обзор, анализ, перспективы развития ЭМ ЭМУ ЭО ЭП ЭС ЭЭ ЭЭС АВВ Ag-Zn BMS cos Fe-Ni IGBT LFP (LiFePО4) Li-ion LIP (Li-polymer) LTO Ni-Cd Ni-Mh SLA SOC — электрическая машина — электромашинный усилитель — электрическое оборудование — электрический привод — электрическая станция — электрическая энергия — электроэнергетическая система — Asea Brown Boveri (шведско-швейцарская компания) — серебряно-цинковый (аккумулятор) — Battery Management System (система контроля и управления) АБ — коэффициент мощности — железо-никелевый (аккумулятор) — Insulated Gate Bipolar Transistor (биполярный транзистор с изолированным раствором) — литий-железо-фосфатный (аккумулятор) — литий-ионный (аккумулятор) — литий-полимерный (аккумулятор) — литий-титанатный (аккумулятор) — никель-кадмиевый (аккумулятор) — никель-металлогидридный (аккумулятор) — Sealed Lead Acid (герметизированный свинцово-кислотный (аккумулятор)) — State of Charge (степень заряженности АБ)
Введение Развитие отечественной морской отрасли обозначено в «Стратегии развития морской деятельности Российской Федерации до 2030 года» (Стратегии), утвержденной распоряжением Правительства от 08.12.2010 № 2205-р и направленной на обеспечение интересов Российской Федерации в Мировом океане, повышение эффективности основных видов морской деятельности. К основным задачам Стратегии относится, в частности, повышение конкурентоспособности отечественного флота. Совершенство судовых электротехнических комплексов в значительной степени определяется научно-техническими достижениями в области судовой электроэнергетики. С начала XXI в. отмечается возросший интерес и активное развитие теории и практики пропульсивных электротехнических комплексов судов — гребных электрических установок (ГЭУ). Дальнейший прогресс в области ГЭУ тесно связан с общим развитием промышленного производства, тенденциями развития флота, необходимостью улучшения экологической обстановки, значительный вклад в ухудшение которой вносит морской и речной транспорт. Вступившие в силу в 2005 г. «Правила предотвращения загрязнения воздушной среды с судов» (Приложение VI «Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов» (МАРПОЛ)) обязывают судовладельцев принимать меры по снижению вредных выбросов (окислов азота, серы, углекислого газа СО2 и др.) в атмосферу главными энергетическими установками их судов. Кроме того, к принятию мер по сокращению и ограничению выбросов парниковых газов транспортом обязывает и «Киотский протокол к Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата», принятый 11 декабря 1997 г.
Гребные электрические установки: обзор, анализ, перспективы развития Развитие судостроения, ремонта и модернизации сопровождаются изменением мощностей ГЭУ, являющихся самыми мощными судовыми электротехническими комплексами, что приводит к необходимости их относительной электроэнергетической оценки. До настоящего времени электрификация судов ГЭУ оценивается, как правило, установленной мощностью главных электрических машин (ЭМ), что представляется упрощенным вариантом. К факторам, сдерживающим более интенсивное применение судовых ГЭУ, относится отсутствие их наглядной структурной схемы, обладающей универсальностью, обусловленной возможностью ее применения для судов-электроходов любого функционального назначения. Известно, что развитие отраслей науки и техники основывается на результатах исследований, сборе и анализе фактов, которые упорядочиваются и систематизируются (классифицируются). Развитие ГЭУ привело к необходимости корректировки и дополнения существующих классификационных признаков. Анализ научно-технической литературы позволяет сделать вывод об отсутствии общепринятой классификации судовых ГЭУ, включающей приемлемый диапазон классификационных признаков, наиболее полно характеризующих особенности отдельных вариантов ГЭУ. Таким образом, классификация судовых ГЭУ, обусловленная, в первую очередь, увеличением их количества и функций, становится необходимостью. Обособленную группу электроходов составляют малотоннажные суда прибрежного и внутрипортового плавания с ГЭУ (буксиры, катера, паромы и др.), которые значительную часть общего времени эксплуатации работают в переходных и долевых режимах, что снижает эффективность технической эксплуатации таких судов по следующим основным причинам: увеличивается удельный расход топлива; ухудшаются условия сгорания топлива в первичных двигателях, многократно уве
Бурков А.Ф., Миханошин В.В. личивая содержание вредных веществ в выхлопных газах; уменьшается эксплуатационный ресурс компонентов ГЭУ. Представленная монография посвящена исследованию вопросов, направленных на совершенствование электротехнических комплексов пропульсивных установок (ГЭУ) малотоннажных судов с целью повышения их энергетической, экономической и экологической эффективности. Настоящее исследование выполнено на основе и с учетом имеющихся научно-технических результатов по тематике, полученных Вольдеком А.И., Ивановым-Смоленским А.В., Китаенко Г.И., Копыловым И.П., Костенко М.П., Полонским В.И., Романовским В.В., Хайкиным А.Б., Яровенко В.А. и др. На основании выполненных исследований: разработана на основе системного анализа и синтеза впервые структурная схема судовых ГЭУ, обладающая универсальностью, обусловленной возможностью ее применения для судов-электроходов любого функционального назначения, оснащенных различными вариантами ГЭУ; предложена единая классификация судовых ГЭУ, отличающаяся от известных приемлемым для исследований диапазоном классификационных признаков, наиболее полно характеризующих особенности отдельных вариантов ГЭУ; разработан способ управления судовой КЭУ, повышающий технико-экономические и экологические показатели судовых ПК, защищенный патентом на изобретение; разработана на основе предложенного варианта силовых каналов, отличающегося от известных перечнем взаимодействующих компонентов, общей схемой электрических соединений и особенностями выполняемых ими функций, математическая модель КЭУ с целью аналитических исследований электротехнических комплексов. К практическим результатам исследований, представленным в монографии, относятся: полученные впервые на основе комплексного подхода, включающего проведение ретроспективного анализа, определение современного состояния и перспектив развития, результаты основных вариантов ПК
Гребные электрические установки: обзор, анализ, перспективы развития на основе исследования судов Дальневосточного бассейна; выявленные по результатам анализа научно-технических решений схем главного тока электротехнических комплексов ПК, выполненного впервые с использованием функций алгебры логики (ФАЛ), разновидности и особенности отдельных вариантов ГЭУ.
Глава 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОПУЛЬСИВНЫХ КОМПЛЕКСОВ СУДОВ 1.1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СУДОВЫХ ПРОПУЛЬСИВНЫХ КОМПЛЕКСАХ Характерной особенностью современных судовых ПК, представляющих собой гидромеханические системы, включающие корпус судна и пропульсивную установку, в которой энергия рабочего тела преобразуется в упор, сообщающий движение корпусу судна [1], является их большое конструкционное многообразие и широкий диапазон мощностей. Научной основой для решения комплексной задачи энергоэффективности судов при их проектировании может быть представление о судовом ПК как о системном объекте [2]. Системная модель судового ПК, учитывающая основные взаимосвязи и взаимодействия между элементами, предложена, в частности, в [3]: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ; ( ) . n n n P v n v P v n v R v v n z N N N N ⎧ ⇔ η η = ⎪⎪⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎨ = ⇔ = ⎜ ⎟ ⎪ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ η η η ⎝ ⎠ ⎪⎝ ⎠ ⎩ ГД ГД ГД ГД п вп ГВ ГВ ГВ р ГВ р ГВe c ГВ c в c c ГВ ГВ ГВ пр пр (1.1) В (1.1) NГД, пГД — мощность и частота вращения главного двигателя (ГД); п — коэффициент полезного действия (КПД) передачи; вп — КПД валопровода; NГВ, пГВ — мощность на гребном винте (ГВ) и частота его вращения; РГВ — упор ГВ; vр — скорость воды в диске ГВ; ГВ — КПД ГВ; РГВе — по
Доступ онлайн
от 240 ₽
В корзину