автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Методы и средства получения исходной информации для контроля и управления сложными судовыми энергетическими комплексами (ССЭК)

С ШГГ-ДЕТЕЕБЖСЗДа ГОСЗЩАРСШЕЕЫй ШШЕРСИШ

гшд зэжшшшз

Р Г Б ОД Ба правят рукописи

п опт

5ЭР"Цда Ззниамин Адезсаандрозич

жгода я сшптва. штши плодной ин»ршщ да ЖЗНТРСШЯ 1 ЗПРДЖЕНИЯ СВДШЫШ ЩДРШШ ЬНЕРГЕТШЕСКИМИ

ЖВДШЕ&Ш (ССЭЕ)

Специальности: 05Л3.07 - Азтоматизаяня технологических

ПрОЦВССОВ И ПРОИЗВОДСТВ.

05.08.05 - Сцояне знергетичесхяе установка л хх элементы {гаагнне а вспомогательные)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой стелена доктора техшгтескюс наук

Санкт-Петербург - 1ЭЭ4

Работа выполнена з Нижегородском государственном техническом университете.

Официальные оплонэнтя: -Л-

доктор технических наук, профессор П0П03 С.А.

заслуженный деятель науки и

техники Российской Федерации,

доктор технических наук, профессор КОБЗЕЗ Б.В.

доктор технических наук, профессор БАЙБУРИН 0.3.

Ведущая организация:

Центральный научно-исследовательский дизельный институт, г. Санкт-Петербург

Защита состоится 27 октября 1994 г. з_часов

на заседании диссертационного совета Д 116-01.03 по защите диссертации на'соискание ученой степени доктора технических наук в Санкт-Петербургском государственном университете водных кошуиикщий (198035, Санкт-Петербург, ул.Двинская, 5/7).

С диссертацией могло ознакомиться в библиотеке СШУВК. Автореферат разослан "___ 1994 г. •

Ученый секретарь диссертационного совела доктор технических наук, профессор Ю.М.Кулибанов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования» В связи с постоянным увеличением в составе транспортного и промыслового флота страны количества дизельных судов различного класса и назначения, а также судов, использующих новые принципы движения, возникла необходимость в создании и применении более эффективных методов и технических средств получения исходной информации для введения ее в системы контроля и управления ССЬК и их алемектгв в процессе эксплуатации. К числу таких сложных объектов относятся экранопланы, средние рыболовные траулеры (СРТ) с винтами фиксированного и регулируемого шага (ВШ и ВРИ), а такте сухогрузные теплоходы (т/х) типа "Волго-Дон".

Известно, что получение исходной информации является одним из ключевых моментов при анализе и синтезе автоматических систем контроля и управления (САК и САУ). От достоверности ее получения в судовых условиях, в том числе и на неустановившихся режимах двиаения, например, на волнении, в значительной степени зависит качество функционирования этих систем, эффективность и безопасность "с.ссплуатации ССЬК. В связи с этим, проведение широкомасштабных исследований в этих условиях на-различных плаваэдих объектах, всесторонний апшшз и оценка точности как уле известных и применяемых ка практике, так и новых разрабатываемых методов и . технических средств ее получений", является актуальной задачей, требуадеЯ дальнейшего изучения.

При создашпт новых технических средств следует ориентироваться на автоматизированную обработку получаемой исходной информации. При этом, следует иметь в виду, что все выполняемые операции дшшш протекать в определешом интервале времени в пределах точности функционирования автоматических систем ССЫС. Необходимо такке отметить, что все возраставшие требования к качеству я надежности систем контроля и управления ССЬК (цовкценпе точности контроля, создание программных и адаптивных систем и т.д.) не могут быть полностью реализованы только лишь за счет применения современных, средств автоматики, в том числе л микропроцессорной техники. Требуется дальне,"агее, более углубленное изучение я анализ специфических своГ.ств объектов автоматизации: и, в первую очередь, динамических свойств, с учетом случайного характера протекающие в нях процессов, в том числе з каналах систем контроля я

управления ССЭК в судовых условиях.

Актуальным, в зтой связи, в научном и практическом алане является получение и использование наиболее достоверной исходной информации по динамическим свойствам различных каналов проводимости систем ССЗК при формирования, например, структурных схем адаптивных оптимальных систем управления, при моделировании эксплуатационных режимов работы главных двигателей на неустановившихся режимах и т.д.

В процессе эксплуатации СЪ7 ССЗК, при проведении ходовых испытаний, одной из главных операций, выполняемых командой, является определение эффективной мощности (тяги) главных двигателей. Получение достоверной информации о фактически развиваемой ими мощности (тяге) в судовых условиях, в том числе и на неустановившихся режимах движения, а также о специфических свойствах исследуемых систем контроля и управления ССЬК и их алементов, позволяет Взбежать на стадии проектирования возможных ошибок в определении эффектов взаимодействия гидродинамических комплексов и главных двигателей, своевременно вносить изменения и устанавливать оптимальные режимы их функционирования, предотвращать возможные в процессе эксплуатации тепловые и механические перегрузки, аварийные ситуации, выполнять оптимальную настройку регуляторов и так далее.

Однако, в установившейся практике получаемую от работавдего объекта по измерительным каналам .исходную информацию нельзя признать достаточно надежной и достоверной и, главным образом, по той причине, что реальный объект'функционирует в случайных режимах, а вслед за ним и измеряемые параметры (например, мощность, тяга, температура газов и др. параметры) подвержены случайным фяуктуациям. Иглея в взду сказанное, представляется актуальным,на основе специальных комплексных исследований, определить характер и масптабы поправок, которые должны быть учтены при использовании получаемой в судовых условиях исходной информации юта установить методы ее автоматической коррекции. Такие исследования должны базироваться на результатах пассивных экспериментов, постав' ленных на различных объектах, с применением для их обработки и анализа современных методов математической статистики и аппарата статистической дика:,шеи.

Выполненная в ¿акой постановке работа является одной из йс^-вкх, а проведенные в ней иссле.-тагкия, - новым научным подходом 4

при изучении рассматриваемой проблемы получения исходной информации для обеспечения эффективного контроля и управления ССЭК и их элементов в судовых условиях. .

О применении различных методов, в том числе и методов статистической динамики, для исследования случайных процессов, протекающих в системах контроля, управления, регулирования, диагностики и т.д. ССЬК, тлеется достаточно полная информация, представленная в работах советских и зарубежных ученых: В.В.Солодовнико-ва, В.С.Пугачева, Б.Г.Доступова, И.Е.Казакова, Р.А.Еелепина, В.И.Крутова, В.И.Юлшина, М.ИЛевина, А.М.Каца, С.А.Попова, Р.Ь.Францева, Д.В.Г&скарова, А.В.Шзгалевскогр, А.Е.Сазонова, Л.ГЛ.Павлаченкова, Л.В.Баскакова, Г.Дненкикса, Д.Ваттса, М.С.Барт-летта, Э.Хеннона, Дя.Зедцата, А.ШфСола и др.

В большинстве опубликованных работ, наряду с изложением основных положений по применяемым методам исследования, достаточно подробно рассмотрены вопросы, касающиеся их практического использования для анализа и синтеза линейных и недянеГзшх систем ССЭК, изучения физических процессов и явлений, протекающих в них в процессе эксплуатации. В то же время, в этих работах.недостаточно внимания уделено' изучению и оценке специфических свойств объектов и, в первую очередь, на неустановившихся и переходных реяимах.

Для водоизмещающих дизельных ССоК с относительно невысокой ^ строительной стоимостью на сегодняшний день особую актуальность приобрела задача изыскания простых, относительно недорогих методов п технических средств получения исходной информации для обеспечения их контроля к управления в судовых условиях с приемлемой для практического использования точностью. К таким методам отно-. сятся косвенные методы.

В настоящее время у:ке накоплен опыт применения косвенных методов, например, для контроля моз^ости главных двигателей ССЬК на установившихся реккмах движения, разработаны способы исключения (¡акторов, вызывающих систематические погрешности измерений. Ьто.му вопросу посвящены работы А.М.Каца, З.А.Хандова, И.С.1Ъльтрафа, • В.дЗ.Гиттиса, .'¿.¡'.Корчагина, О Л..Южинского, С.И.Погодина, М.А.Брука, А.А.Рихтера, Р.А.Вас1Ш,ева-1}£йиа, В.М.Колюко и др. авторов. Однако, в большинство опуб.г.шованшос работ недостаточно внимания уделено вопросу исследования и оценке точности косвенных методов для контроля .'.юскостн главных дв::гателеП ССЬК на неустановившихся рситмах движения.

Несмотря на го, что эти методы известны и применяют в судовых условиях уяе давно, при их использовании всегда возникала определенная неуверенность, связанная с оценкой погрешности измерений мощности двигателей ССЬК и, в первую очередь, динамической похрешностя на неустановившихся режимах. Вместе с тем, каких-либо объективных исследований, базирующихся на строго научной оценке корреляционных связей параметров косвенного контроля с прямым параметром нагрузки главных двигателей до сих пор в полном объеме не проводилось. Проведение исследований, которые бы внесли ясность в данную проблему и, тем самым, открыли бы путь к внедрению простых и -недорогих технических средств получения исходной информации для контроля мощности двигателей мало- и среднетоннаж-еых ССЭК в судовых условиях, является крайне актуальной задачей.

Для контроля величины тяга ГГД экраноплаков в судовых условиях в настоящее время применяют в основном косвенные газодинамические методы, не отличающиеся (по оценкам специалистов) высокой точностью и оперативностью обработки получаемой для ее вычисления необходимой информации. Несмотря на это, до сих пор для такого перспективного транспортного объекта еще не разработаны более точные технические средства ее непосредственного контроля. Достаточно слоккой операцией, которую необходимо проводить непосредственно на объекте в судовых условиях (с целью исключения различного рода систематических ошибок), является тарировка измерительного комплекса. Однако, для ее проведения в судовых условиях, требуется изготовление достаточно слонных тарировочнкх приспособлений, а в некоторых случаях, проведение втой в&таейшей подготовительной операции на объекте либо невозможно, либо связано с определенными трудностями.

В связи с отмеченными обстоятельствами, крайне актуальной следует считать на сегодняшний день проблему поиска и разработки более эффективных методов и технически:, средств получения исходной информации для обеспечения контроля и управления ССЬК и их элементов.

Ограниченность информации по рассматриваемым вопросам и задачам изучаемой проблемы, а в некоторых случаях даже ее противоречивость , свидетельствует о ее сложности,и актуальности применительно к исследуемым ССЬК.

Таким образом, назрела необходимость в проведении лсследова-ний.ч Кменно к таким исследования.-: и откосится рассматриваемая

работа.

Цель работы - создание методологии повышения достоверности получаемой исходной информации для систем контроля и управления ССЬК, а также разработка и создание эффективных и надежных технических средст'в ее получения в процессе эксплуатации.

Объектами исследования являются'ССЬК с поршневыми и газотурбинными двигателями внутреннего сгорания.

Предметом исследования являются методы и технические средства получения и обработки исходной информации для систем контроля и управления ССЬК и их элементов.

В соответствии с поставленной целью исследования на защиту выносятся следующие основные положения работы:

1. .Метод исследования динамических свойств систем контроля и уп- •» равления ССЬК и их элементов.на основе новых информационных

' технологий.

2. Метод оценки динамической погрешнусти измерений параметров систем ССЬК а 'их каналов лроводплюстл по экспериментальным характеристикам.

3. Методика использования динамических г.юделей каналов систем контроля и управления ССЭК при формировании структурных*схем адаптивных оптимальных систем управления.

4. -Разработка научно-технических основ создания информационных технических средств контроля и управления ССЭК г создание на

их базе бортового измерителя тяги ПД Э1фанопланов.

5. Обоснование выбора наиболее информативного косвенного параметра контроля мощности главных двигателей ССЭК на основе анализа результатов пассивных экспериментов с'применением методов математической статистики и статистической динамики.

6. Метод тарировки измерителя тяги ГГД эхрш:оп.тана в судовых условиях (во время проведения швартовных испытаний).

7. Разработка алгоритмов и программ получения исходной информации ддя- введения в системы контроля и управления ССЬК.

Научная новизна. Выполненное исследование является одним из первых, в кот'ором изучается качество систем контроля и управления. ССЬК и их элементов на основе результатов пассивного эксперимента и анализа случайных процессов с применением методов статистической ДКН&'ДЛНИ.

Разработан новый метод исследования динамических свойств

в

каналов систем контроля и управление ЛЗК я их элементов на основе новых информационных технологий. Полученные результаты впервые даиг представление о динамических свойствах исследованных каналов контроля мощности главных двигателей ССЬК в судовых условиях, в том числе и на неустановившихся режимах движения. Разработана методика использования динамических моделей каналов проводимости систем ССЬК при формировании структурных схем адаптивных оптимальных систем управления.

Предложен метод оценки динамической погрешности измерений параметров систем контроля и управления ССЬК, учитывающий динамические свойства исследуемых каналов проводимости, свойства применяемых для записи контролируег.шх параметров бортовых технических средств. Метод открывает новые возможности для наиболее объективной количественной оценки точности и эффективности методов и тех- ■ нических средств получения исходной информации для введения в системы контроля и управления СС'оК.

Разработаны научно-технические основы создания информацион- . ннх технических средств систем контроля и управления объектов автоматизации.

Практическая ценность. Метод исследования динамических свойств случайных процессов каналов систем контроля и управления ССЬК и программа их обработки, учитывает специфику исследуемых объектов, является общим для решения целого класса аналогичных задач и может быть рекомендован для практического использования в научно-исследовательских институтах, в проектных организациях, а такие на предприятиях, занимающихся эксплуатацией и обслуаива- " нпем различных ССоК, новых систем контроля и управления, регулирования, диагностики ССЬК, при моделировании режимов работы главных двигателей объектов автоматизации и т.д.

Реализация работа. Разработанный метод исследования динамических свойств случайных процессов систем контроля и управления ССЗК позволил найти-новьГе конструктивные решения при отладке системы пуска дизелей ряда ЧН 36/45.

Метод оценки динамической'погрешности измерений параметров систем ССсК а их каналов проводимости на основе обработки результатов пассивного эксперимента с применением методов статистической динамика и выполненного анализа позволил обосновать выбор наиболее информативного параметра косвенного контроля мощности я

двигателей мя ее оценки на судах малого и среднего водоизмещения во время проведения ходовых испытаний.

Разработанный экспериментальный образец тензометрического измерителя тяги ГГД зкраноплана в течение нескольких лет (более 3,5 лет) использовался в качестве бортового измерителя тяги ГГД на экраноплане "Лунь" во время проведения швартовных и ходовых испытаний.

Отдельные результаты исследования были использованы при-изучении свойств дизеля как объекта автоматизации в диссертационных работах аспирантов ЦЩПИ (С.Петербург), а также внедрены в учебный процесс кафедры СЬУ и Т НГГУ .(Н.Новгород). Программа расчета основных характеристик случайных процессов применяется для их исследования в ряде организаций.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались а получили одобрение: на Всесоюзной каучко-технической конференции "Актуальные проблемы развития ДВС и ДУ" (Ленинград, 1990 г.), на Всесоюзном научно-техническом семинаре "Разработка и организация динамических характеристик .мобильных сельскохозяйственных комплексов" (Казань, 1991 г.), на научно-технической конференции "Вопросы оптимального проектирования судов, судовых конструкций и энергетических установок" (г.Горький, 1984 г.), на XX научно-технической конференции (г.Горький, 1979 г.), ка XI научно-технической конференции "Очередные задачи речного суд остроения" (г.ГЪрь-кий, 1977 г.), на научно-технической эбилеГаюй конференции (г.Горький, 1977 г.), на научко-гехнлческом семинаре "Применение методов планирования эксперимента в судовой энергетике" (гЛенип-град, 1976 г.), на научно-техническом семинаре "Основные направ--леная развития современных методов испытаний судовых силовых ус-таиовок" (г.Горький, 1976 г.), на ХУШ научно-технической конференции (г.Горький, 1973 г.). Несколько докладов было сделано на институтских конференциях и семинарах профессорско-преподавательского состава в Н.Новгороде и С.Петербурге

Публикации. Основные положения к результаты диссертации опубликованы в 27 научных и методических трудах, а также нашли отражение в 22-х отчетах выполненных госбюдаеткых НИР ка кафедре СЬУ и Т НГГУ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Работа содержи «¿'^'страниц машинописного текста, 113 рисунков, 43 таблицы. Список литературы включает 169 наименований. Материал, представленный отдельно в приложениях, излагается на Л? страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе диссертации дана краткая характеристика объектов исследования, средств информационного обеспечения процессов контроля и управления ССЬК, методов определения наиболее информативных показателей и технических средств получения и преобразования исходной информации для целей контроля ССЗК. Сформулированы актуальные задачи исследования и определены пути и средства их решения.

В качестве объектов исследования были выбраны из числа тра-диционно-водоизмещащих дизельных ССЬК - средние рыболовные траулеры (СРТ) с винтами фиксированного и регулируемого шага (Biß и ВРП1) постройки Ярославского судостроительного завода, а такхе сухогрузные теплоходы (т/х) типа "Волго-Дон", а из числа судов нового класса с газотурбинными двигателями (ГГД) - экранопланы "ПС" и "Лунь". '

Выбор данного типа судов в качестве объектов исследования был не случайным, а вполне обоснованным. Известно, что СРТ и т/х типа "Волго-Дон" - это самый распространенный тип водонзмещающих дизельных ССЬК промыслового и транспортного флота страны. Ьтот тип судов большую часть времени эксплуатируется на неустановившихся регсимах движения ( ~ до 80£) и, по этой причине, в наибольшей степени нуждается в наличии на борту сравнительно недорогих, простых и доступных в обслуживании методах и технических средствах получения исходной информации для обеспечения, контроля и управления в судовых условиях с. приемлемой для практического использования точностью. Ьнэанопланы - это один из самых перспективных, на сегодняшний день, транспортных средств с широким диапазоном их применения в составе зтече•¡венного флота. Ьтот тит ССЬК, веиду отсутствия на ни; эффективных и падег.иых технических средств непосредственного (прямого) получения исходной ин'Тярмащи для обеспечения эффективного контроля величины тяги главных ГГД, в гшпЗоль-

шей степени, по сравнс-кшо с водоизмещавдими дизельными ССЭК, нуадается в их разработке и создании. Применяете же в настоящее время в основном косвенные газодинамические методы и технические средства не отличаются высокой точностью измерения тяги ГГД экранопланов в судовых условиях (по оценкам специалистов погрешность измерения тяги ГГД составляет 5-6%), а таете оперативностью обработки получаемой информации.

В качестве главных двигателей на ОРТ с В$С и СРТ с В?Ш установлены соответственно судовые дизели известной фирмы S&L типа 8Ы¥ЪЧ8йи (ЕЛ?Н 32/48), мощностью 588 кВт "при п с 300 об/мин и <8NV]}^8A2u » мощностью 970 кВт при tl « 428 об/мян. На т/х типа "Волго-Дон" - отечественные судовые дизели типа 6*£РН 36/45 (Г70), мощностью 883 кВт при П. = 375 об/мин. На т/х типа "Волго-Дон", как известно; предусмотрена двухзальная дизельная энергетическая установка (ДЭУ) с двумя главными двигателями отмеченного типа. -

В качестве главных ГГД на экраноплане "ПС" установлены соответственно восемь одноконтурных турбореактивных двигателей (ТРД) ВД7, развиваемые каддый 10,5 тонн тяги и два двигателя ВД7КЫ с форсажем, развиваемые по 16 тонн тяги. В состав газотурбинной установки (ГТУ) экраноддана "Лунь" входят восемь двухкон-турных ТРД (ДТРД)'марки НК-87, развиваемые кагдый 13,15 тонн тяги.

Выбор в качестве объектов исследования CCSK различного класса и назначения, с разными по типу главными СоУ и главными двигателями (поршневыми и газотурбинными) внутреннего сгорания, позволяет всесторонне изучить рассматриваем}-» проблему, сделать . объективную оценку и выводы по эффективности и точности как yze известных и применяемых в судовых условиях, так и новых технических средств получения необходимой, исходной информации для обеспечения контроля и управления ССЬК в процессе их эксплуатации.

В связи с повышением уровня автоматизации ССЬК, особенно за. последнее десятилетие, увеличением интенсивности потока различного рода получаемой в процессе их эксплуатации информации, необходимой для обеспечения эффективного контроля и управления объектов автоматизации, значительно повысились требования х применяемым для реализации этих операций технически!« средствам (как непосредственным, так и косвенным)- В- связи, с этим при разработке я

■ создании новых систем контроля и управления ССЬК необходимо располагать достаточно надежной и достоверной исходной информацией,' получаемой в судовых условиях . Важнейшей среди, информации является получение объективных данных по величине развиваемой главными двигателями ССЬК мощности (тяге), а также по их V. динамически:'.! свойствам. Учитывая, что контроль этого важнейшего параметра СЬУ ССЬК в судовых условиях может быть проведен с применением как прямых, так и косвенных методов и технических средстЕ, весьма перспективным для дизельных ССЬК малого к среднего водоизмещения является использование менее дорогостоящих, сравнительно простых и доступных в обслуживании косвенных методов контроля мощности главных двигателей. Для экранопланов, наоборот, ввиду отсутствия на борту достаточно точных непосредственных технических средств получения информации по развиваемой главными ПД величине тяги, целесообразным следует считать не только их создание, но и обеспе-ченЗе эффективного функционирования в составе бортового измерительного комплекса в автоматическом режиме.

Весьма перспективным является разработка новых адаптивных систем управления ССЬК. При анализе и синтезе этих систем возможно использований динамических моделей, полученных в судовых условиях на основе обработки и анализа результатов пассивных экспериментов с применением методов статистической динамики. Возможно' также использование результатов пассивного эксперимента при моделировании режимов работы главных двигателей ССЬК.

Несмотря на разнообразие применяемых в судовых условиях методов прямого и косвенного контроля мощности (тяги) главных двигателей ССЗК, остается пока еще не на должном уровне получение наиболее достоверной информации ьо оценке величины динамической погрешности при ее измерении и, в первую очередь, на неустановившихся режимах движения. Получение такой информации возможно на основе обработки результатов пассивных экспериментов с применением методов статистической динамики по специальной разработанной совмест- . но с кафедрой ДВС лВВШКУ (С.Петербург) программе. Блок-схема программы представлена на рис.1.

Ка основе 1фитического обзора и анализа известных и применяемых на практике методов и технических средств получения исходной информации для обеспечения контроля и управления ССъК и их элементов, а также сформулированных актуальных задач по изучаемой проблеме, намечены пути их^ решения.

äicd исходных ргал/jouuú nacueccaf fn)_

Г

IL

Qnoeäesenor vocx? тоиея исходной peo-Juiout/i/

¿••■г»/

£

ЛЬ? исхаЗ*я> iMpopäs1 ц1м Зт fiocw» SxiutMi пнеети-^атля 1

■ \ -,

i лтгт {юияаьррелцисм-çH/xrnuû - - ■

ЧгЫтл стетра/ànfx njoT>ocrtú ¿-^iK/rvó jnsrtt

MtvucJt/H* частетнп SSpormtgucmu*

Smesrm/e

i

I

»y/truut/ чакиего мае--Clát? «ate

L

Poifutxue ucxaävetf pewvtectuv *c xr««» с aviarr qoiy/frz

Ja-xo лаггь4<> cJ S¿& fnovtv ßO jerry

HOl'«"r"*>Ó Mir*/

T

St/vuCJfut pxrmatu» -ней

I

душу

пстчХ'пи A¿? m/ rv^a

ГГТГ7Г1

Рис.-Ii Блок-схема программы вычисления характеристик случайных процессов

Во второй паве рассмотрены методы и технические средства получения исходной информации ДОЯ контроля функционирования ССЪК с поршневыми двигателями внутреннего сгорания. Приведены сведения по подготовке и проведению пассивного эксперимента, поставленного на СРТ с ШП и с ВРШ, а таете т/х типа "Волго-До^"-. Приводятся сведения по используемой измерительной и регистрирующей аппаратуре, оценке сгатической погрешности измерений основных параметров.движения СРТ и работы главных судовых дизелей. Выполнен корреляционный и регрессионный анализ, на основании результатов которых сделан предварительный вывод относительно корреляции меаду косвенными и прямым параметром нагрузки двигателей ССЗК, Проведено обоснование выбора длины реализации и шага дискретности исследуемых случайных процессов каналов контроля мощности главных двигателей СРТ.

Дана сравнительная оценка погрешностей измерений каадого из выделенных в две большие группы методов. В работе отмечено, что несмотря на сравнительно высокую точность методов непосредственного контроля эффективной мощности двигателей в судовых условиях, эти методы еще не получили широкого распространения, поскольку их применение требует выполнения целого ряда сложных и трудо- . емких работ, таких, например, как наклейка или установка датчиков на гребной вал, изготовление и монтак токосъемных. устройств.настройка и калибровка измерительной аппаратуры, статическая тарировка гребного вала совместно с датчиками и измерительной аппаратурой и т.п.

Кроме того, измерители кутящего момента - торсиометрц требуют квалифицированного ухода и достаточно дороги, что обусловливает их применение, главным образом, на судах с высокой строительной стоимостью.

В связи с отмеченными причинами в судовых условиях чаще всего применяют сравнительно недорогие, хотя и менее точные, простые и нетрудоемкие в подготовке косвенные методы контроля мощности главных дизелей. В настоящее время у&е накоплен достаточно большой опыт применения косвенных методов для измерения мощности главных судовых дизелей по различным параметрам: часовому расходу топлива От , положению рейки топливных насосов А/» , температуре выпускных газов и т.д., разработаны способы исключения факторов, вызыкдагх систематические погрешности измерени!':.

Однако, несмотря в целом на положительную (по мнению большинства авторов) оценку применяемых в судовых условиях различных юс-венных ¡методов и технических средств .получения исходной информации для контроля мощности главных судовых дизелей, в работах от. дельных авторов (например, Д.А.Портнова, Р.А.Васильева-£!£Ина) ставится под сомнение правомерность применения некоторых из них, например, по параметру ^р (в случае откдагония или выхода из строя одного - из .цишщров -двигателя). Недостаточно внимания в опубликованных работах уделено - исследованию и оценке динамических свойств систем контроля и управления главных двигателей ССЗК.

В целях получения экспериментальных данных, необходимых для' исследования и анализа случайных процессов, протекающих в каналах контроля мощности главных судовых дизелей в реальных условиях эксплуатации,.бал -поставлен пассивный эксперимент на СРТ с ВРШ и-В&Ш и .т/х типа "Волго-Дсн" как на тихой воде, так и ва волнении в осеннийгпериод.1971, .1972, 1974 и 1991*1993'годы в Финском заливе, на Онежском я Ладожском озерах, в Рыбинском водохранилище, на реках;Волга, Ока.и Свирь, ва Волго-Балтийском канале и канале имени Москвы. Натурные испытания проводились ври ходе судов различными курсовыми-.углами по отношению к направлению распространения волн (КУВ О0,:КУВ 45°, КУВ 180°) и различной частоте вращения вала дизеля.

Во время проведения вксаериментов фиксировались основные параметры о укающей среды (барометрическое давление, относительная вшашость и температура окружающего воздуха), балльность моря ао данным метеорологической службы для района плавания,"в котором проводились испытания. Вое испытания проводшшсь ва глубо-. кой воде.

Во время испытаний производилось измерение величин, характеризующих параметры движения ССЭК и работу главных судовых дизелей. В качеотво примера приведены наиболее характерные фрагменты осцяллографических записей параметров, достаточно подробно опг-' сан процеоб записи этих параметров, отмечены недостатки в работе, применяемой аппаратуры и указаны пути их устранения. >

При оценке статической погрешности измерений основных параметров главных двигателей и движения ССЗК учитывалась погрешность записи параметров, дисперсия измерительных навалов, а такхв погрешность применяемых при расшифровке средств измерений.

С вероятностью 0,937 сраднеквадратичеокая шнрешносгь жвые-

| рения параметров Мк (крутящий момент, который молено принять равным приближенно на установившихся режимах работыв дизеля моменту сопротивления на 1ребном валу Мс ), Л/> , ¿г , Я- (частота вращения вала), V (дифферент), ^Р (крен) соответственно составила 1,692, 1,732, 1,692, 0,892, 1,782, 1,7¿2 - для СРТ с ВРШ и для СРТ с В4Ш для параметров Мк , /ц> .1 . У .У соответственно составила 1,92, 1,862, 0,92, 1,732, -1,72.

Первым этапом анализа данных пассивного эксперимента явилось статическое исследование корреляционных связей между пара-мерами косвенного контроля мощности дизеля { А/> и ) и прямым параметром нагрузки Мк . Исследования проводились в предположении наличия некоторого квазиустановившегося процесса, характеризующегося уже не детерминированными, а вероятностными параметрами. Предварительный анализ исследуемых взаимозависимостей

и к) показал, что на режимах

нагрузки главного судового дизеля, близких к номинальному, характер зависимости (Мл) можно считать близким к линейному, что нельзя сказать о зависимости (М*с).

Несмотря на наличие положительной корреляции между исследуемыми величинами ¿¡,р , Мк и , /V*- на всех режимах нагрузки дизеля, следует отметить, что с увеличением нагрузит связь между параметрами кр и Мк усиливается, а между -£е и Мк наоборот, ослабевает (коэффициент корреляции умень-

шается).

Для оценки случайных величин и статистической связи между нкми были применены различные числовые характеристики. Ьто, прежде всего, матег,штическое ожидание ГПХ(X) . дисперсия (5х (Я*), среднеквадратическое отклонение (,">х) » корреляционный момент Кхц , коэффициент корреляции и вариации и др.

В таблице I, в качестве примера, приведены значения величин основных числовых характеристик, вычисленных по известным формулам теории вероятностей доя трех реютлов нагрузки дизеля (установленного на СРТ с ВРИ'), сосгиетствулцкх £02, 402, 802 от номинальной (соответственно сСвеш = 3,5; 4,1; 6,1), а такие для интервяла нагрузки, соответствующего оС&щ = 3,5*4*1.

Есйа*:ш уравнения рехрёссяп Л/> по Мк и Мк по к.? * а так.х Ст г,с- М* п Мк по для различных режимов нагрузкд г.и-.гиого су^ягого л'-ясял ( * з 4^; 6,1).

(Произведена оценка доверительных интервалов параметров ставного судового дизеля Мк ¿¡? .

Таблица I

Числовые характеристики системы двух вели- врш - условный угол НРП

чин

и 3,5 ; 4,1 : 6,1 : 3,5*6,1

Х/*«г ,Н 104Э7 11772 24917 11576

К И* •*** 6,6 7.3 12,7 7.0

220 234 341 232

. Н 174,6 249,2 539,5 220,7

0,12 0,16 0,29 0,14

.'С ■ 4,8 6,1 9,8 5,6

0,60 0,83 0,95 0,93

0,27 0,26 0,11 0,60

1,66 2,11 2,17 1,90

Ън?. 1,82 2,19 2,28 2,00

2,18 2,60 2,87 2,40

В третьей главе рассмотрены методы и средства получения информации для контроля функционирования ССЬК с ГЩ. Дана краткая характеристика и оценка эффективности и точности основных методов и технических средств, применяемых для контроля тяги ГГД в'судовых условиях, приведены сведения по контрольно-записывающей аппаратуре, подготовке и проведению испытаний в стендовых и судовых условиях. Выполнено исследование и дана оценка точности разработанного акустического измерителя тяги (А1ГГ) ТРД, Приведены данные по величинам с р едне квадрат пчес ко й погрешности измерения тягл ТРД различными методами в стендовых условиях, по техническим средствам получения ¡информации- для контроля тяпг 1ТД экранопланов в судовых условиях, а также по перспективным конструктивным разработкам.

В работе отмечено, что поскольку основной областью применения газотурбинных реактивных двигателей (ТРД, ДГРД), установлен- ' ных на экранопланах, до настоящего времени являлась авиация, поэтому для.оценки величины их тяги в судовых условиях были исполь-

' зованы методы и технические средства, применяемые для ее оценки в авиации. Среди известных косвенных методов,' применяемых для контроля величины.тяги главных двигателей экранолланов в судовых условиях, чаще всего используют газодинамические методы. Непосредственные методы, црименяемые в стендовых условиях и обеспечивающие высокую точность измерения тяги не ни&е 0,5% от максимального ее значения, до настоящего времени в судовых условиях не применялась на ¿.'.ранопланах, взвду слои-ости оборудования двлгателя различными сялолзмеритедьнылш элементами (динамометрами, мессдоз&мн, качалками и т.д.), с трудностями, связанными с выполнением тарировок на объекте, а такие с учетом различного рода факторов, визыв^^^их систематические погрешности при ее измерении (вибрация, большой диапазон изменения температуры окружающей среды'и т.д.). Достаточно подробная, информация по .методам определения величины тягл ГГД, оценке их точности, особенностям их применения, а такае рекомендации по их применению в стендовых условиях, в авиации и в судовых условиях приведены в работах: Л.А.Залмакзона, А.С.Скубачевского, Г.М.Горбунова, о.Л.Солохина, С.В.Рыжова, В ..1. Химича и др.

Несмотря на сравнительно невысокую точность при измерении тяги газодина.жческями методами, а также необходимость измерения для ее вычисления большого числа параметров, &ти методы применяют в судовых условиях наиболее, часто по сравнении с другими из-весггымл косвенными методами.

Наибольший интерес среди известных косвенных методов, применяемых для контроля величины тяги в авиации, представляет акустически!. метод. Ьтот метод позволяет определять тягу реактивных двигателей по уровню шума реактивной струи, то есть по величг.з звукового давления.

Для проверки возможности применения ьтого метода при оценке веллчшш тяги Т?Д в стендовых условиях, был разработан акустический измеритель тяги (АйТ) ТРД. В качестве макета АНТ бил использован прибор, разработанный Центральным институтом авиационных моторов (Ц7Л.'Л) и предназначенный для измерения тяги натурного двигателя. Для проведения исследования на кафедре СЬУ и Т КГГ7 бил разработан и создан стенд па базе авиационного турбо-стартера путам его частичной конвертами. Испытания А1ГГ

сровод^хпсь в сч:ное:ом га лспыта тельной станция й i нло ЦКо по С ПК Сгм.'глпчо-;) как о зегьуст-лииз« к» госло «¿.уе/Ийр&мяигзг?

устройством (козырьком), так и без него при температуре окружающего воздуха от до -19°С.

3 результате выполненных исследований были пат учены зависимости, показывающие изменение чувствительности измерительного канала от положения микрофона и угла отклонения козырька в пределах от 0° до 25° (вниз) по отношению к его горизонтальному положению. Испытание АКТ проводилось на режимах от малого газа (МГ) до номинального и наоборот для каздого фиксированного положения микрофона ;и -козырь-га. По результатам обработки 185 релпглов нагрузки ТРД были построены графики зависимости уровня сума от величины тятя., развиваемой двигателем. Анализ результатов выполненного исследования А.ТГ ТРД в стендовых условиях позволяет сделать следующие основные ■ гаподи:

1) максямальный .уровень шума наблюдался при положении микрофона под углом 45-60° к вертикали, то есть под углом 30-15° к оси реактивной струи (что достаточно хоропо согласуется с теорией);

2) установлено, что зависимость показаний прибора АПТ от величины тяга ТРД в пределах нагрузки-от 0,3 до номинальной близка к линейной;

3) сходвлость результатов измерений, выполненных в различное время года и при разных температурах окунающего воздуха, с учетом введения температурной поправки,, находится в пределах точности измерений.

Выполненное в стендовых условиях исследование подтвердило' принципиальную возмо;аюсть применения акустического метода для контроля величшш тяги ТРД в судовых условиях при условии устранения ряда недостатков. Следует, однако, заметить, что устранение некоторых из них требует проведения достаточно слоашх самостоятельных исследований, выходящих за рамки выполненной диссертационной работы. Приведены сведения по сравнительной оценке точности измерения величины тяги гРД в стендовых условиях различными известными методами.

В работе приведены результаты исследования по разработке экспериментального образца тензометрического измерителя тяга (ОТ) ТРЛ в стендовых условиях, а такче в судовых условиях на •икрапоплане "Ж". В качестве сялоизмерптелькых элементов (месс-доз) были использованы два наклонных подкоса (правый и левый), находящиеся в составе подвески главного ТРЛ экганоллаяа "ЕС*.

1 Для преобразования усилия тяги двигателя в электрический сигнал бшш выбраны проволочные тензорезисторы, которые были наклеены на мессдозы по мостовой схеме. Для исключения влияния на результаты измерения тяги ТРД неравномерности распределения усилий на левую и правую мессдозы, сигналы от тензорезисторов подавались на суммирующую схему. Влияние высокочастотной вибрации на величину и форму записываемого сигнала было исключено установкой фильтров высоких частот, срезающих высокочастотную составляющую сигнала, обусловленную вибрацией мессдоз.

Перед испытанием в судовых условиях разработанная схема измерения с принятым комплектом тензометрической аппаратуры прошла проверку в стендовых условиях на специально спроектированных и созданных на кафедре С5У и Т НГГУ стендах.

В состав комплекта теизометрического измерителя тяги ТРД вошли: тензометрические мосты (по два на каждой мессдозе), тен-зометрический усилитель ДХ5э15, преобразователь Уф-13, стабилизатор напряжения, осциллограф ¥20-22, а также'разработанный блок питания, индикации и калибровки.

Во время проведения ходовых испытаний экраношшна "ПС" оценивалась чувствительность измерительных каналов тензометряческой • аппаратуры при работе по усилительной и по безусидительной схемам измерения тяги ТРД. Испытание экспериментального образца ТИТ в стендовых и в судовых условиях на экракоплане "ПС" подтвердили достаточно высокую каде;,аюсть работы всех его элементов, за исключением отдельных недостатков в конструкции измерителя. После их устранения был разработан усовершенствованный ТИТ, который в дальнейшем прошел испытание на экрапоплане "Лунь".

В ходе усовершенствования ТИТ была, в частности, разработана схема подключения измерителя тяги к бортовой ЬВЛ с использованием серийно выпускаемых преобразовательных блоков и магнитно- , го накопителя, ¿.то позволяет в процессе испытаний вести оперативную обработку »¡формации (измерительных сигналов тяги ТГД), а так же одновременно записывать и контролировать (визуально) не-обход;с.ше для определения величины тяги параметры на мапштну.0 ленту и на дискеты.

Проработан и проверен на экраноплане "Лунь" перспективный вар::а?:т Е^струкцки Т!ГГ 1тд, обеспечивающий совместную его работе с а2?ох;глчесп1й глнтродь велячаш тяга ГГД в судошх условиях з ¡йао^&цт ил 20

В четвертой главе рассмотрены методы обработки исходной информации для получения наиболее достоверных показателей информационного обеспечения ССЬК. Выполнено исследование и сделан анализ характеристик случайных процессов изменения параметров контроля мощности главных двигателей ССЬК. Выдвинуты и проверены гипотезы о стационарности и нормальности распределения параметров контроля мощности двигателей, линейности этих каналов. Рассмотрена программа расчета основных характеристик случайных процессов, протекающих в каналах контроля мощности двигателей, сделано обоснование выбора длины реализации и шага дискретности случайных процессов в каналах контроля двигателей ССЬК. Выполнен частотный анализ динамических свойств каналов проводимости главных двигателей ССЬК. Рассмотрены метод исследования динамических свойств каналов систем контроля и управления ССЬК и метод оценки динамической погрешности измерений параметров систем ССьК и их каналов проводимости по экспериментальным характеристикам. Приведена методика использования динамических моделей каналов проводимости с лете;.». ССЬК при 'формировании структурных схем адаптивных оптимальных систем управления, а такке рассмотрен пример использования результатов пассивных экспериментов при М0дел1ф0вании эксплуатационных режимов работы главных дизелей на неустановившихся реаи-мах движения.

В работе приведены сведения по основным статпстэтеским характеристикам случайных процессов,.протекающих в каналах контроля мощности главных судовых дизелей, установленных на СРТ. К таким характеристика.:! случайных процессов относятся автокорреляционная и взаимокорреляционная функции ( Кх и ),спектр.

А и взапшый спектр и др. Ла рис.2 и 3 приведены, в

качестве примера, графики нормированных автокорреляционных функций основных контролируемых параметров: А/с , /ц> > ^ «Л • построенные по результатам обработки пассивного эксперимента, поставленного г.а СРТ с ВРИ: для двух рег^имов работы главного дизеля { <Ы.а?ш = 4,1 и 6,1). Как следует из анализа графиков все . автокорреляционные (¿уикцил являются затухающими, что с математя-чсоко:: точки зрения является достаточным условием эргодичности исследуемых случайна процессов. Отмечено, что все Ях с высоко/ достоверностью могут быть аппроксимированы либо выражением Я*егу « . либо Яж СV - е'*(г>со$2^ъ.

аБ.гог.ор1)елли1го1!П1:е Сункгиа: параметров А.'сhp , » П { =4,1) , ,

Анализ взаимных корреляционных функций для различных режимов нагрузка главного дизеля позволяет сделать вывод, что наиболее высокая корреляция наблюдается медду параметрами Мс и кр как для СРТ с ВШ, так й дад СРТ с ВШ, В дальнейшем этот вывод был подтрраден значениями величин квадрата спектра когерентности

C<*J), которые были вычислены для этих каналов контроля дизеля* Отмечается так-ие, что на величину Rx.y заглетное влияние оказывает не только нагрузка, но и курсовой угол движения судна (ЮТ), Более высокая корреляция меаду параметрами Мс и hf> наблюдается при двигенш СРТ с ВЖ курсом за волной (КУЗ 160°) на всех исследованных режимах нагрузки дизеля. При движения СРТ достоянными курсами (КУВ 0°; КУБ 46°; КУВ 180°) наиболее устойчивая корреляция наблюдается на средних нагрузках. Получены количественные оценки велики для различных исследованных каналов контроля мощности главного судового дизеля: Мс hp ;

Mc~*tt ; hp и ДР» На ряе.4 иэв качестве примера

приведена графика нормированных взаимных корреляционных функций для каналов проводимости АU-*A/> ; Мс 1\ и кр t\ для реаимов (dsfitu »4,1; 6,1). Следует заметить, что на установившихся реаиаах работы дизеля моано приближенно считать М/е -/V< (момент сопротивления на гребном валу). При вычислении спектральных плотностей (спектров) $х , параметров Мс , кр , ■¿г , изображенных г.а рис.6, 7, 8 для трех серий точек отсечения Rt ( L - 20, 40, 80) для ре&има Ы^рщ «=4,1, описывающих общую частотную отруктуру колебаний исследуемых случайных процессов бил применен стандартный метод (метод олэкмана и Тьюки), при использования которого . $х вырааается через преобразование Фурье автокорреляционной фикции. Длл определения устойчивости решения.при расчете Ä в зависимости от вида вычисле-

ния выполнены. для трех серий точек ее отсечения ( L = 20,40,50). Исследования доказали-,,что-для получения устойчивых спектров параметров: Ne hp и "¿t целесообразно. принимать для вычисления БО.точек.отсечения Як ..

^.охврха.вшдашутше'гипотез о. целью,использования дай¡аосдеаадышй:методов.статистической, дина-дики.. £ля проверки'. гйЕох&зЫ'О.маздонарности-расиредсдения параметров М( ,,/ipX t^ был. применен критерий. с ерай.. Число. с ерий,, выделенных при ■ ойработ*-ке названных мршдетров доказало,.что все они находятся в интервале с граничной; значениями Kjqq. 0 ^ р &б и %00.0 д^ = Но

НО1ГЗН0Н шймшф ORifflonttnraâcïoH он:зт.:ггса; onnnoüodüvcdon *v*o::<i

Iо

м 0.6 0.4

г 0.2

О

-01

-04

\

*

ы J / \\ / \ п л 1

ч n 1 \ / ^ / 1 \\ А.1 / / * 1 к/Г / / л / v ¡г \\ /

У V; / / ' \ \ // ;/

1/

I 4 В 8 Ю /2 /4 г.е

Рис.о. Нормированные взаимные корреляционные фикции каналов ' проводимости мс / мс ; Д* -> (оСщеш • €. 1)

5и **

■/ООО

$ооо

5000 4т 3000 2000 то

о а1 аг о.з о.4 а5 ае о.7 из %

Рис.6. Сглаженные выборочные оценки спектра параметра //с

для трех серий точек отсечения ( = 20, 40, 60),

о(ичи «4,1

Рис.?. Ссыиеыше выборочные оцени сиектра ыаралетра Аг

дал трех сери2 точек отсечения кн? { = ¿0,40,80), Ыл**н «4,1

«w él

J5

32 28 24 20 i$ 12 8 4

o w 0.21 ai o:s as af «t#

.o

P::c.8Сглаженные выборочные оценки: спектров параметра t¡:

для трех серий точек отсечек:щ ÁNf/ ( il = ¿o ,40,80)," с 4 ,1

2Э

при уровне значимости ci = 0,05. В частности, при обработке 200' значений каздого из параметров Мс , h/> и (для ОРТ с

BPL) было выделено следующее число серий: Кмс - IÜ0;

* 104; AVj e 93. Следовательно, гипотеза о стационар-кости распределения отмеченных параметров дизеля подтвердилась.

Проверка гипотезы о нормальности распределения параметров Мс , hf> и проводилась с помоцью 1фитерия согласия Пирсо-

на ( X* )• Анализ вычисленных значений величин .показал, что при уровне значимости o¿ = 0,05 значения критериев согласия для параметров Мс , he и не превосходят, их критических значений на всех исследованных рекпмах нагрузки дизеля и, следовательно, гипотеза о нормальности их распределения была принята при уровне значимости o¿ = 0,05.

Проверка гипотезы линейности каналов проводимости систем контроля мощности дизеля: Мс h? ; А1с é г и Мс проводилась с-, использованием критерия Фишера ( F )•

Как показал анализ, значения величин критерия Фшера с вероятностью ^ * 0,92 для канала Ajt А? я не превосходят критического значения величины F = 2,42. Канал se

Мс •♦'¿г мокко сч;гтагь близка к линейному. Проведено обоснование выбора длины реализаций и шага дискретности случайных процессов, протекаадих в каналах контроля ;ло~з:остп дизеля СРТ.

Приведены сведения до оценке квадрата спектра когерентнос-тк , коэффициента усиления К(^) и фазочастот-

ной характеристики • . Анализ значений величин Укц (<*>) ,

который играет роль коьдащиеита корреляции на каздой из частот исследуемых случайных процессов, показал, что для капала контроля Мс k¿> в длщазоне исследуемых частот О < и> >o.S с"' он принижет устойчивые значения, близкие к едашце^

( (wj >0,7) - Тля другого se га ¡¡ала Мс út достаточно вне окая корреляция наблюдается только .шь на нагрузках от мингмаж-Ой до средней.

В таблица Z приведена, в качестве примера, м.'ч;:слеш:нс зла-чегля. £аи и ¿Г^С"*} для кы:ала контрам мощности Мс •* kf » устаг.авлешюга ддя. СРТ с ВСС, при делении траулера разл-лчнымл КЗГВ (ее осеовекх режимах Еагрузки двигателя). В таблице 3 - значения а £*(***) для двух каналов кзптроля молгостп д (СРТ с В?£, КУБ 0°, pesia нагрузки

(S0-fc0í).

Таблица 2

Коэффициенты корреляции и квадоата спектра когерентности : о : КУВ 0 КУВ 45° : КУБ 160°

Rnt.h? 0,70-0,99 0,80-0,91 0,96-0,98

0,45-0,93 0,93-0,95 0,92-0,99 Таблица 3

Каналы проводилости дизеля (СРТ с ВРШ) ; я** 2 ; П* <<")

Мс hf 0,60-0,9а 0,46-0,99

Мс ¿Z 0,60-0,11 0,94-0 ,С6

КЬсфЛлциекты усиления fC(to) и (Тазочастоткые характеристики У(<±>) били использованы при установлении вида передаточных' функций W(p) , исследованных каналов контроля мощности двигателей СРТ.

В настоящее время существуют разлившие метод;; се определения ' (метод узловых частот, метод шаблонов п др.). В работах Е.Е.Дуд-никова, К.Д.„ука, Л.Л.Кардащсва, Д .В.Ксрн:о::':п:а, Г.Л.?а5:из:а, и.Л.МитроСаною,;и.О.Стсренбсрга, ..1.П.Самоа и др. дается подроб-нос их описание, отмечаются их достоинства и недостатки. При разработке метода исследования д:гнамлческлх свойств каналов систем контроля и упрагления CCl-Ií для определения г.о^.ргпциентов W(P) 6ш ирл.юпек метод узловых частот. Погрещность ьтого метода но сравнении с друга;:; пзвссткими Методами невелик. Все расчеты по рекомендуемым формулам метода не требуют большого оЗъема вычисления.

Ка осно1 ал л;; анализа вычислен;;!."': :г построенных по результата:: обработки ..асслвногр ьксиер/метла .частотны:.; характеристикам б "л установлен т::ц лсена лссл uro;;;.!::;:::-: ка:.<-.::эп провод::;,;эсти слоте:,: контроля. ii>:; ато..:, главное :.::;:.облагалось на соответствие t;.ci.c:M':c..?a. oí'. л '>зо-йстотно,1

характеристик:. Затеи, по известным формулам метода узловых частот, были вычислены козсУфщяенты . \Ы(?) исследованных каналов косвенного контроля мощности дизеля ССЬК.

Исследования показали, что реальные динамические модели :,:о:.::о интерпретировать с 'помосзьа "следуадих типовых аппроксимирующих математических суккцяй (представленных в общем виде): ' д.:я каналов: Мс -* А? ( с/е/чи = 3,5+6,1) и -»¿г ( «= 3,а*4,1):

"<>>* *>" <"«*<« (I)

для какала -♦'¿г ( с(.&рш =6,1):

и^о; г ^

АС*[Аеа*+ве"+к]

Предложен метод оценки динамической погрешности измерений параметров систем СС'оК, который позволил определить величину общей динамической погретое?'.: Зу, , а также ее составляющие за счет учета влияния на входной сигнал (параметр Мц ) канала проводимости дизеля амплитудных Ва 11 у&зоннх' искаже-

ний. £ля оценки точности джамлчеекпх характеристик, необходимых для учета погрешностей, вызываемых переходными процессами, был применен критерий среднеквадратично,": погрешности ( ).

Известно (Ь.С.Бра.члэза др.), что для реально;; с::стс:.г; :п-меренил (иди канала прогодимосги) от у величину ¡:а выходе можно записать в следующем ьэде:

2 Т 2

£>=< /Суш -сха > , о)

о

где С - коэффициент передач;! системы (канала) в рабочеГ. полосе спектров входного Х(±) и выходного У (-6) сигналов;

- математическое ожидание по ансамблю реатлзщи;'.

Параметры на выходе реальных и идеальных каналов проводимости были представлены через комплексные коэффициенты передачи

Че (/«>) = {4)

. Уч}. О и) хо'ы)

Используя выражение теоремы Парсеваля

+ 00 у»

• ' -оо о

и, подставляя выражение (4) в (3) с учетом (а), получим 2

//УрО'и) - Уия. > =

_ 1

-ее ♦о-

< С/*>)-ХС/ы)1с[иЗ>

Для оценки верхней (макс.) динамической погрешности реать-коц системы (канала) воспользуемся неравенством ¿укяковского-Иварца:

г 4 2

* ¿Г < Л«?(/и>) С/со}/'/хГУс^)/2^ > =

~ 27Г- <//^р(/ы) - Кил.С/со)/*& С/ы)с/и> >

-о»

Я* (со) =/х (/*>)!* (6)

¿»((к}) - энергетический спектр входного параметра какала ( Л7с). Постельку , как показал анализ, равномерен в рассмат-

риваемой полосе частот, то моаю считать:

2

Щ ~ //- ."Л? >.

данное выра&екпе шдно такие записать в следующем виде:

/Sx íuJ) ООО

Выражение в числителе представляет собой энергию'динамической цогэегаости (абсолютную), а в знаменателе - энергию входного сигнала (параметра).

•Учитывая, что основная могшость спектра входного параметра Мс сосредоточена в области кизкгх частот, оценку оптимально;: заделки входного сигнала л:о;я:о полнить из следующего "соотношения:

р"т- du) luJS0

Такое допущение4 согласно рекомендациям Я»Г.Кеу&шна и др., не ;.:о:::ет привести к уменьшению вел.тапш оцениваемой среднеквадра-тич}!ой погрешности, так так она достигает минимального значенйя дисперсии погрешности при опт.

С целью упрощения выражения (7), моано считать, что

Л (bJ) г 5/по* Г^

б паюсе частот О <w < со*

Верхнюю граничную частоту и)с определяем по сирине.ресльного энергетического спектра входного параметра на уровне 0,5 по мощности. После преобразования выражения (7), переходя от экспоненциальной нормы представления комплексных выражений к алгебраической, используя формулу ЬГлера, получи1-!:

Z uje # 2

S" 4 j— fC(Rt Kf>(¿u>) - C COScú • ZWj +

с

+ (Jm-Kp c/u>) + cSftV7 ^ • fotrr.fjdbJ

(8)

где первое слагаемое - действительная часть Kp(juí) . ; второе слагаемое - мнимая часть fcf>(jco) ;

C*srff(u^Q\jj)f - модуль идеального коэЛ;;'д::сита переда-

чи закала.

Величину С определяем, исходя из выполнения следуалего. условия: отклонение от как в положительку--, так и в отрицательную область в полосе частот О < и) < долано быть одинаковым.

Коэффициент передачи (реальный) исследуемого канала контроля ыогдаости дизеля моано записать через произвольную алслзтудко-час-' тотаую характеристику канала ЙСы) в следующем виде:

Разлояив К(¿и>) в ряд Фурье, и ограничиваясь двумя. аерЕачн членами ряда, получим:

"А

^ (со) ъ с + /4 сох Хы ,

где -Я - частота изменения к!(ш) относительно С* е диапазоне частот С<<х>< со? .

Выражение (9), при оценке величины динамической погрешности исследуемого канала, учитывает, как известно (Н.Н.Баева и др.), только лишь влияние амплитудно-частотной характеристик. Подставляя (Э) в (8) и сделав преобразования, получим:

~Ь (О^ы -е*()1аи> = /(С*+А со;хы -_ л г^л^.. . . _ А2

сое

¿сп 2л , (Ю)

-А1 + _. А*

2 АЛ сое

где А = У~КСШ>

кого хозффкциента передач:: К(и>) от его ^ идеального (линейного) изображения с* ;

А - —— частота изменения коэЖациента передали к'Гш) относительно С з исследуемом диапазоне члс-тот О -г сОр .

Доказано, что гикала контроля ;.;огз:ост:г дизеля -9 4/> и Мс "¿г яаяялгся :лщ^'_,;альнс-^гоБН:.!;: (кул:: н долэса к^) лв/.ат_в лево!: маушоскоск»)» Следовательно, =

В работе отмечается, что ка величину динамической погрешности оказывает влияние- геличака Екеашей нагрузки, курсовой угол двизекня судна, а также инерционность применяемых для записи параметров бортовых срёдств измерения. Например, для канала пронод:с.:осга /^г hp 'наибсльсего значения величина

= достигает при движении СРТ с ВИГ курсом 4а° (КУВ

45°), наименьшего 5$ ■ 1,982 - при движении КУВ 180°.

Для СРТ с ВРШ величина «= 4,62£ - для какала Afc,

а для канала /V* величина динамической ошибки достигает

значения « при движении КУВ 0° на реаиме нагрузки

дизеля, соответствующего. 80% ( о(его/ «= 6,1).

Рассмотрена в общем виде методика использования реальных динамических моделей при формировании структурных схем адаптивных оптимальных систем управления ССЬК. Отмечается, что полученные реальные динадшчбркне модели каналов системы, контроля людности двигателей ССЬК могут быть использованы на этапе проектирования я наладки'систем автоматического регулирования и управления. Однако, в «том случае, реализация классических традиционных законов регулирования практически почти невозможна. Выработка мо-.дели оптимального управления объектом на стадии проектирования не дает долгного эффекта, поскольку проектировщик чаще всего не располагает информацией, достаточной для выработки таких оптимальных решений во всех ситуациях, которые могут иметь место в процессе эксплуатации объекта.

Создание системы подлинной оптимизации автоматического управления возможно только при ее формирования в процессе функционирования системы в реальных условиях. Такая задача может быть реоена на основе использования адаптивной системы управления, которая предполагает, например, выполнение трех (в общем случае взаимосвязанных) процедур: определение динамических характеристик управляемого объекта, оценивание его состояний и формирование уп-равдйацих сигналов с использованием информации, получаемой с по-лвдьв двух первых процедур.

На рис.9 в обпеа вцде представлена структурная схема много-иарачетричеокой адаптивной оптимальной системы управления. Представленная на рис.9 схема адаптивной системы управления предусматривает определение динамических характеристик объекта ц оптимального оценивания его состояния на основе результатов измерения Z , ьостуаапсах в эту систему.

Рис.9. Структурная схема адаптивной оптимальной системы , управления ССЬК

Одним из основных-блоков этой системы является блок идентификации параметров объекта управления. Наиболее просто, с инженерной точки зрения, этот блок может быть реализован на практике з случае, если известна структура динамических мод елей,описывающих объект управления, а также приближешш'е численные начальные значения параметров этих моделей (коэффициентов и/(Р) ). В этом случае можно использовать наиболее разработанные методы параметрической идентификации, подразумевающие известиув структуру динамической модели. При этом время определения параметров динамической модели, а такке сходи:,юсть процесса идентификации существенно зависит от точности зедгнил нг-гздзнкх значений этих параметров.

На основании выподкеккнх исследований в работе получены реальные динамические издали ¿уш различных каналов проводимости систем ССЬК и определены .со .формулам метода узловых частот численные значения коэффициентов этих моделей. Ьто дает возможность использовать полученные результаты исследования для реализации методов параметрической адектификациа.

Б общем виде-процесс идентификации описывается оператором

Л*.-6) .

л

где ¿2- - вектор оценок компонент вектора параметров О. . Оператор, описываасяй оптимальное оценивание состояния объекта (на основе сигналов датчиков ^системы контроля я управлекия^ценок параметра объекта), ллеет следуищий вид:

л

где X - вектор оценок-компонент вектора состояния X

Итоговой процедурой многопараметрической адаптивной оптимальной системы управления является оптимизация управляющих сигналов на основе задаваемых:дели управления и критериев оптимизации.

Оператор, формально описывающий формирование вектора оптимальных управлений, имеет следувдий вид:

и , а )

Структура оператора зависит от способа задания цели управле-

ния, ьсшимизирувких критериев я выбора метода оптимизации. Входной информацией для оператора является оценки состояния объекта X , его параметров <£ и,в общем случае, время И . Полученный вектор управления используется для воздействия на объект и контролируется системой датчиков.

Описанная структура адаптивной системы управления носит достаточно общий характер и преследует цель показать методику использования полученных реальных динамических моделей каналов системы контроля изщносте двигателей ССЪК для синтеза принципиально новых сизтеы их управления.

Б работе рассмотрен такхе один из возможных вариантов использовался результатов пассивных авспериментов при моделирования режимов работы главных дизелей СРТ на неустановгиппсся режимах движения. Ери моделировании режаюв за основу была принята, ранее разработанная (к.т.е. Ручюишм *}.Н.) модель, предназначенная для

решения задачи согласования характеристик элементов пропульсив-ного комплекса (корпус судка - двигатель - передача - главный двигатель). В основу модели положена система дифференциальных уравнений, отражающих его динамическое состояние. Ыодель может быть представлена в следущем виде: ду (¿и) .. _ _ ^г сог

= Мэ -гЬГ-Мт

(И)

<** _ .4 ^

т

Модель учитывает собственно характеристики каждого элемента про-пульсивного комплекса, их взаимное влияние на различных режимах работы двигателя, а такие действие на судно эксплуатационных факторов. При этом используются статистические данные о влиянии на судно гидрометеофакторов, информация о загрузке судка и состоянии подводной части корпуса ичдвижителей, характеристики главного двигателя (ограничительные, универсальная) и другие.

В основу размотанной динамической модели были положены следующие записанные во время пассивного эксперимента параметры: крутящий момент^, -частота вращения вала, расход топлива, скорость судна, крен, дифферент и другие параметры. Оценка_модели была проведена путем сравнения значений эффективной мощности дизеля вычисленной на волкенни и на спокойной воде. Результаты исследования показали, что1 разработанная для установившихся режимов главных двигателей ССЬК модель с достаточной для практики точностью позволяет'моделировать и неустановившиеся режимы их работы.

В пятой главе дана оценка метрологических характеристик разработанных и созданных технических средств получения и преобразования исходной информации для контроля мощности (тяга) главных двигателей СРТ, экракошшнов "ПС" и "Лунь", сформулированы конструктивные решения, направленные на усовериенствование разработанных технических средств для обеспечения их надежной и эффективно;: эксплуатации в судовых условиях. Приведены дан;ше по испытанию акустического измерителя тяги (А11Т) Т?Д в стендовых условиях. По результатам анализа сделан вывод о нецелесообразности его использования в судовых условиях для контроля тяги гглв-кых двигателей экракопланоз без проведения спецлатькнх исследо-

ванай, направленных на устранение выявленных недостатков в его работе.

Разработан и создан экспериментальный образец тензометриче-ского измерителя тяга ТРД, обоснован выбор схемы измерения, тип тензорезясторов для преобразования деформации силоизмерительных элементов (мессдоз) в электрический сигаал, выбрана стабильно работающая в судових условиях тензометрическая аппаратура. Предварительное исследование и оценка эффективности принятой за основу схемы измерения проведено ка созданных тарировочных стендах кафедры СЬУ и Т К1ТУ. Исследование и оценка чувствительности измерительных каналов разработанного ТИТ ТРД, влияние температуры и видов клея на его характеристики проводилось как на моделях, так и ка реальных конструкциях мессдоз.

Оценка эффективности работы суммирующей схемы измерения деформации при создании нагрузки от минимальной до максимальной проводилась ка стенде с помощью специального разработанного нагрузочного устройство. Анализ результатов исследований показал, что и для эделей и для натурных мессдоз показания образцового динамометра ДОР-25, измеряющего суммарную нагрузку,- практически равны сумме нагрузок, действувдих на отдельные мессдозы и оцениваемых образцовыми динамометрами ДОР-Ю. При номинальной (1002) нагрузке и различных вариантах ее распределения на отдельные мессдозы расхождение не превывало ± 1%. Разработанный ТИТ ГТД экра-. ноплана "Дунь" предназначен для измерения величины тяги одновременно двух главных двигателей в судовых условиях. Учитывая, что подвески главных двигателей у экранопланов "НС и "Лунь" отличаются друг от друга, в конструкции ТИТ экранодлшш "Лунь" были внесены изменения, которые в основном касалась схемы измерения, а также применяемой аппаратуры и схемы внешних соединений аппаратуры; В конструкций ТИТ Г£2 скракоалана "Лунь" в дальне ¡'нем были внесем пы изменения, которые обеспечили автоматизированный контроль величины тяги двигателей в судовых условиях с выводом информации на дисплейный шщпкатор £С1Щ.

Проведены исследования и сделана оценка чувствительности и линейности изаернтельнкх каналов ТИГ в стендовых и судовых условиях. ЙссдедоваЕИЕ, выполнение в стендовых условиях с помощь» теЕэоаетрлчевЕоа систем CiOT-З показала, что изменение чувстви-■ressEocïа дзаерятешзпе канаиэв TUT составило ке более 0,42 от ч$5ств2гелтю$а Eps. позхо!* нагрузке, а дрейф нуля отсчета - не

4S

■ более 0,3%. При этом изменение амплитуда калибровочного импульса составило не более 0,1% от номинального значения импульса. Отмечено, что при одновременном воздействии боковой нагрузки (кроме основной продольной), состаьдяааей около 40> от полной, дополнительный разбаланс от ее воздействия составил не более 0,35% от величины показаний измерителя, соответствующей максимальному продольному усилию.

С цель» оценивания амплитуды измерительного сигнала и выбора необходимого типа вибратора осциллографа К20-21, при услов;:л обеспечения требуемой чувствительности измерительных каналов Т^ГТ, был выполнен расчет величины относительных деформаций.

Величина деформации определялась по известкой формуле:

£ = _

где Я = 400 Ом - сопротивление тензорезистора;

~ 100 зсОм - величина сопротивления калибровочного резне- • тора, имитирующего соответствушуа деформацию саатия;

К =2,1 - коэффициент тензочуБСТвлгельносгя (паспортные данные);

П. - 2(1 -/*) - число активных плеч моста;

/* - коэффициент Пуассона; » 0,3 - для стали. Амплитуда измерительного сигнала в диагонали ькзета была определена также по известной формуле:

/V _ ЛЯ'У.п д .

4*С*т*%) 10 '

где Яъ в 50 0м - внутреннее сопротивление вибратора осциллографа;

11 = 35 В - напряжение питания при. использовании фольговых тензорезисторов с = 400 Ом; дл - относительное изменение сопротивления от де-

~ формации.

Принимая величину £ « 0,5*10~^ отн.ед.деф., получим величину

Уъ = 0,053 мА. При чувствительности вибратора Л1 типа, раиной 1500 мм/мА, отюгокешге луга, осциллографа состав;:?: /4 с 1500*0,053 = 79,6 мч.

¿то - вполне; достаточно для получения необходимой точности при обработке записей результатов измерения.

Исследования метрологических характеристик усилителя 1X5515 показали, что большинство сисгедатгческих ошибок, вносимых усилителем, исключается при стабилизации напряжения штания. Б связи с в схеме внешних соединений контрольно-записывающей аппаратуры (КЗА) предусмотрено применение трехфазного преобразователя напряжения УС-12 со стабилизатором частоты 8Л026.

Отмечено, что для наклейки текзомостов на натурные качалки применялись различные виды клея: ВС-350, циакрин &0, а ранее ¿£-2 и 2?-2э0. Оценка влияния клея на чувствительность текзоре-зпсторов позволила выбрать для судовых условий клей с наиболее стабильными свойствами.

Испытания, выполненные на лабораторном стенде кафедры СЬУиТ ЙГГУ и на стенде опытного завода "Волга" НПО ЦКБ по СПК (К.Ковго-род) показал!:, что относительное расхождение величин амплитуд при ма^имальном значении тяги 1^9»IО3 Н (13,15 Тс) составило яра сравнении амплитуд а '¿лЪ%. Таким образом была подтверждена правомерность принятой схемы внешних соединений ТИТ ГГД.

¿ля обеспечения эффективной работы ТОТ ГГД в составе 5СКД эхракоплака Мукь" в судовых условиях был усовершенствован блок питания, разработана система автоматической калибровки измерительных каналов ЮТ (вместо ручкой). Согласно принятой схемы измерительный сигнал от текзометрячеокого -моста подается на один из резервных каналов ¿СК5 низкого уровня, а для проведения тарировка Т;ТГ предусмотрен отдельный тензометрический мост. Для балансировка мосте, индикации измерительного сигнала на цифровом приборе, калибровки а фильтрации сигнала от переменных составлявших был разработан а изготовлен специальный блок индикации (¿КИ). Испытания Х1ГГ ГЦД, в судовых условиях, подтвердили правомерность внесенных в конструкции измерителя конструктивных доработок.

В сестой главе приведены результаты экспериментальных исследований ССЬК, выполненные с ¿.гдсшьзованиам разработанных технических средств получения исходной информации. Рассмотрен метод тарировки Т»ГГ ГШ, алгоритм и программа расчета тяги двигателей экрькоилака "1унь" косвенным (газодинамическим) методом и для сравнения текзометрачеокиц (при помоэа ТИТ) в судовых условиях. Лраведекы результаты оценки эффективности совместной работы Т)ТГ Д2 с ¿255 » судовых условиях.

«г

В работе экспериментально подтверздена эффективность разработанных: метода исследования динамических свойств случайных процессов, а также метода оценки динамической погрешности. Обоснован выбор наиболее информативного'косBeHEoro параметра Еагруз-ки двигателей, обеспечивающего ее контроль с приемлемой дая практического использования точностью. Таким параметром оказался косвенный параметр "положение рейки топливных насосов".

Оценка стабильности работы разработанного Tiff ТРД экранопла-на "ПС" подтверждена результатами проведенных швартовных и ходовых испытаний. Установлено, что принятая схема и метод измерения тяги ТРД по усилиям в элементах подвески двигателя позволяет получать стабильные результаты при длительных испытаниях даже при неблагоприятных погодных условиях (повышенная влажность, понпзен-ная тешература и т.п.).

В работе приведены результаты ходовых испытаний экраноплана "ПС в судовых условиях и сделана оценка наде;згостп ТЗГГ ТРД при двоении экраноплана в водоизмещающем положении, режиме глиссирования и в воздухе. Дана сравнительная оценка точности определения тяга непосредственны!.! (текзометричесюм) и косвенными (газодинамическими) .методами в стендовых условиях (на стенде филиала i;- I НПО ЦКБ по СПК с натурным ТРД).

Предложен метод тарировки ТИТ ГГД, который учитывает результаты стендовых (заводских) испытаний двигателей, методику НПО ЦКЗ но СПК, а тагс^е результаты г.:Ба;:товных испытаний. Согласно разработанного метода, последовательность выполнения операций', необходимых для построения тарпровочг.ого графика, следующая.

Предварительно, по данным испытаний двигателя на стенде завода-изготовителя, строится график зависимости приведенной тяги Riip. от приведенной частоты вращения ротора низкого давления

Я пр.

Затем проводятся ивартовные испытания ГГД на стандартных установившихся ре;щг.:зх работы двигателя: гллиУ: газ С.ЕГ); 0,4; О,С; 0,7; 0,85; ио;.::з!альный (N ) и максгсюлыш:!. Во время испытаний измеряют: температуру наружного воздуха ~£н ,С , давление парусного воздуха Ри f мм рт.ст., частоту вращения ротора низкого давления ( tluy в процентах (по показаниям тахометра), а также парая-лельно записывается на ленту осцпхмгрй-Та (синхронно) отклонение луча на пленке -. i , которое соответствует измерительно;^-

сигналу (тяге) ТИТ в мм. Затем, nö результатам вычисления измеренной частоты вращения ротора низкого давления (fl)utm « приведенной частоты вращения (Пи$)ар. по графику определяют величину приведенной тяги на каждом из исследованных свартоЕных режимов работы двигателя. Вычисляют по формулам теоретическую и действительную тягу ( Rr и ).

На основании полученных значений Rf и амплитуд Ai , соответствующих измерительному сигналу ТИТ (по результатам швар-тоеных испытаний), строится тарировочкый график

Ai = / (Я9)

Сравнительная оценка величины тяги, вычисленной косвенными газодинамическими методами (по методике КБ0 ЦКБ по СПК) и тензо-метрическим методом (с помогаю ТИТ) по специально разработанной программе доя стандартного и испытуемого (конкретного) двигателей впоказываетчто расхождение в показаниях''величине тяги составило не более ± Ьто соответствует" требованию тонического задания на разработку ТИТ ГГД и подтверждает надежность принятого метода тарировки и схемы измерения.

В работе приведены сведения по оценке функционирования ТИТ совместно с oCKS экраноплана "Лунь" в судовых условиях после конструктивной доработки ТИТ..

Анализ результатов исследований позволил сделать выводы от- . носительно эффективности и надежности доработанной схемы измерения, обеспечивающей совместную работу ГИТ с ¿CKS на экраноплаке •Дута" з судовых условиях в автоматическом режиме.

ЗШжЯЕНИЕ

Кратко резьмнруя полученные результаты выполненного исследования, можно отметить следудгее.

I. Разработана методология повыщег.кя достоверности получаемой исходной информации для обеспечения эф<Тект:гп:ого контроля к управления ССЪд с различными тинами СЪУ.

¿. Разработан метод исследования динамических свойств систем контроля и управления ССсК и :ix элементов, учитывающий комп-лексУ-Ый подход в испоаь-зэвакпп методов пас с;: б;: о го эксперимента, изгелатлческой стагпетпкз и статистической длна-ллкл* 1'етод впервые позволил получить кагбохее достоверную информацию по дннамд-

Ü

ческим свойствам исследованных каналов косвенного контроля мощности главных ДЕИгатачей СРТ с BfflZ а СРТ с ВРШ. В частности, установлены динамические модели ка.;г.-ов косвенного контроля (мощности Мс и Мс ¿2 на основе анализа их частотных характеристик с применением метода узловых частот.

3. Разработана ■ (в общем виде) методика испстьзозаняя пату-чешшх динамических моделей исследованных канатов мроводимостз систем ССсК при формировании структурных схем адаптивных оптимальных систем управления. Установлено, что результаты пассивных экспериментов могут быть использованы при моделировании режимов работы главных двигателей ССЬК на неустановившихся режимах.

.4. Разработан метод оценки динамической погрешности измерений параметров систем ССЬК я их каналов проводимости 'по спектральным характеристикам, вычисленных и построенных на основе обработки результатов пассивных экспериментов по разработанной программе, В результате впервые установлены для каналов косвенного контроля мощности главных двигателей СРТ А1с he и Me количественные значения величин динамической погрешности при измерении мощности двигателей по косвенным параметрам hp и ~Ь\ в судовых условиях, в том числе и на волнении, а также общей среднекЕадратической погрешности.

Средиеквадратлческая погрешность измерения «ощиости главных двигателей СРТ (с учетом динамической погрешности) по параметру

hp ■ не превышала (в том числе и на волнении порядка

3+5 баллов). По другому косвенному параметру среда;еквадра-

тическая погрешность для аналогичных реумов работы главных двигателей, с учетом динамической ошибки, составила величину (4-26);1. Установлено, что -на величину динамической погрешности измерений мощности оказываэт влияние: величина нагрузки, КУВ, инерционность применяемых для записи косвенных параметров бортовых технически средств, а так;;е динамические свойства исследованных каналов контроля мощности. . • -

5. Установлены, на основе выполненного 'корреляционного анализа, статические зависимости меаду параметрами косвенного контроля мощности двигателя ( hp , и прямым параметром Мс . Обоснован вкбор (на основе экспериментальных и теоретических оценок) наиболее ин:Тормат:гвного ревенного параметра hp , который мо;г:ет быть использован для оценки величины мощности дзигзте-ле;; в судовых условиях с приемлемой для практического использования точность».

Анализ .выполненных исследований и сделанные быеоды (для 'каналов контроля мощности дизелей СРТ Мс -* кр и Мс ±% ) подтверждены значениями вычисленных коэффициентов корреляциям^ и квадрата спектра когерентности (uj) , которые соответственно составили: «= 0,6а-0,9о; = 0,46-0,99 2 . в 0,60*0,11; = 0,94-0,06.

6. Разработаны научно-технические основы создания инпорма-. циоккых средств контроля и управления ССоК, на базе которых разработан и создан экспериментальный образец тензометрического измерителя тяги ГГД зкранопланов. ТОТ обеспечивает оперативное получение стабильной информации (по сравнениз с косвенными газоди-i:ej:s:4eciiiz.'j: методами), необходима для определения величины тяга ГГД с погрешностью порядка 3+42 в судовых условиях. ТЭТ позволя- • ет контролировать величшу отрицательной тяги, развиваемую ГГД в режиме авторотации.

з ?. Ьксплуазация ТЭТ ГТД на экраноплане "Лунь" в течение нескольких лет (более 3,5 лет) подтвердила его высокую надеаюсть, то есть сохранение всех его основных метрологических характеристик (точность, линейность, чувстЕЛтельность) и ^¡фекттакость получения информации для обеспечения контроля и управления этого ССЬК б судовых условиях, что подтверждено результатами выполненных повторных тарировок измерительного ко.-.илекса в различные годы. ' •

6. На основе выполненных конструктивных доработок ТЭТ, в соответствии с техническим заданием заказчика (НПО ЦКБ по СПК), обеспечивается автоматический контроль величины тяга ГГД икрано-олана "Лунь" с выводом информации одновременно на дисплей-кй индикатор оСКД, бортовую о В.',! и на прибор визуального контроля измерительного сигнала (тлгл ГГД). Испытания ТЭТ совместно с 13СКЕ. в судовых условиях подтвердили эффективность принятых рес;енп!! (в части совер^енстБОБания его конструкции). Установлено, что хь-рактер::с?лка«преобразования величнзгы тяга в измерительный сигнал и его отображение - линейная, что подтверждается результатами проведенных испытаний.

3« Разработан метод тарстоЕки ТЭТ ГГД в судовых условиях, который учитывает результаты заводских стендовых испытан;::1. двигателя, методику ЦКа по СПК, а такзе результаты швартовных испытаний. .Метод позволяет исключить при выполнении тарировок в судовых условиях ТИТ ГГД применение сложных тарировочных приссособле-46

ний.

10. На основе анализа результатов исследований, выполненных в стендовых условиях, установлено, что применение акустического метода для измерения величины тяги главных ТРД эиранопланов в судовых условиях в принципе возможно.

Однако, для устранения обнаруженных недостатков, часть из которых трудно поддается контролю в судовых условиях, например, влияние отраженной звуковой волны (от водной поверхности) на величину измеряемого полезного сигнала, влияние уровня шума рядом работающих двигателей и др., требуется проведение дополнительных (самостоятельных) исследована!:, которые выходят за рамки изучаемо;: в работе проблемы.

11. Для оперативно;"; обработки получаемо!: ."сходно;: икфор:,!а-циа, необходимой для исследования актуальных задач проблемы контроля и управления ССоК (в частности, исследование динамических свойств случайных процессов, оценка д:ша".шческой погреи-ности при измерениях, использование динамических моделей при аор-ыировании структурных схем адаптивных опт.т.тьнкх систем управления, разработка о^екттшх и надевание технических средств контроля ц управления ССЬРС и т.д.) разработаны специальные программы.

12. Полученные в ходе выполненного исследования з стендовых и судовых условиях результаты имеют всякое практическое значение как решение актуально;; проблем!, связанной с получением необходимой исходной ¡ацормации для введения в системы контроля и управления С£!оК при установленных значениях величин ьозмогл'ых погрешностей измерений.их главных параметров.

13. Разработайте в диссертации методы, методика и программы являются об:';::мп и могут быть использованы для изучения и анализа целого класса аналогичных задач, н.е относящихся к теме диссертации!.

14. Основные результаты исследования внедрены з АО ЦКБ по СПК (Н.Новгород), б АО "РУ.'.Ю" (И.Новгород), на Ярославском судостроительном заводе, в ВКЛТС (Н.Новгород), в учебный процесс ИГГУ (каЯодра С<-У и Т), К.Н--:-город, а такго были использованы прл выполнении диссертационных работ аспирванна ¡ЛГ,1Л}1 (С.-Петербург).

/

Полученные в диссертационном исследовании конфетные результаты следует рассматривать как фактическое подтверждение эффективности реализации разработанных научных и практических методов и технических средств получения исходной информации для обеспечения контроля и управления ССЬК. Выполненное исследование додано способствовать ревениэ ваянейшх экономических л технических задач, направленных на совершенствование методов эксплуатации морских и речных ССЬК различного класса и назначения.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. Зьокцов В.А., Печкдев Л.Л. Изменение загрузки главного дизеля в зависимости от курсового угла волны при плавании в штормовую погоду // Тр. ин-та / Горьк.политехи.1ш-т - 1Э74. - T.S0. - вып.10. - С. 12-14.

2. {Звонцов В.4.. Нечаев «1.И. Измеоение мощности главных двига-

Г* ф '

телей в штормкл/ых .условиях -косвекнкли методами // Судострое-• кие. - 1376. - ii Iü. - С. 22-23.

3. Звонцов В.Л., Печж'.ев ,.1.И. и др. Исследование методов измерения мощности главных дизелей на неустановившихся режимах движения судна // Сб. реф. НИ? и ОКР / - г.!.: Транспорт. - 1377. -Ü 13. Б 576374. - 55 с.

4. Исследование и оценка точности идентификации энергетических ■ установок на ДВ.'Л метода:.« пассивного эксперимента / Л.В.Баскаков, В.А.Звопцоз, ПЛ.Иегалов, Г.¡{.Никифоров // Сб. ВНТО

им. акад. А.Н.Крылова / - Ленинград: изд-во Судостроение. 1Э7В, - вып.271. - С. 123-127.

5. Левин :.5.И., Звонцов В.А., Печицев М.И. Анслиз проводимости каналов нагрузки главного садового дизеля методами статистической динамики // ¿/нергомагжостроенке. - Id7£. - И I. - С.4-С.

6. £се;ш l-l.'.U, сеокцов В.А. Оценка динамической погрешности кана-дов контроля нагрузки главного судоюго дизеля по экспериментальным характеристикам // Тр. ¡а:-та / Центр.квуч.г.сс'л.д;:-зельный пк—г - 1Э73. - выц.73. - С. Э7-108.

7. Звонцов В.А. 0 характере изменения корреляционных связей мег.а:у контролируем.!,-: параметрами главного садового дизеля в эксплуатационных условиях // Двигателестроеииь. - И£0.- И 2.- С.

8. Звонцов В.А. Оценка степени нелинейности каналов контроля нагрузки главного судового дизеля // Двигателестроение. -1982. - S 8. - С. 32-33.

9. Звонцов В.А. О влиянии дифферента и крена на изменение нагрузки глазного судового дизеля // Менвуз. сб. науч.тр./Горьк. политехи.ин-т. - 1982. - С. 40-13.

10. Печкщев , Звонцов В.А., Пономарев А.С. Особенности тарировки при измерении тяги газотурбинного двигателя // Леавуз. сб. науч. тр. / Горьк. политехн. ин-т. - 1982. - С. 44-17.

11. Повышение стабильности работы измерительной аппаратуры при испытании двигателей в судовых условиях / В.А.Звонцов, _ А.И.Корх, .У.И.Печищев, А.С.Пономарев // ¡Ленвуз. сб. науч. тр. / Горьк. политехи, ин-т. - 1964. - С. 89-92.

12. Звонцов В.А. Передаточные и переходные функции каналов контроля нагрузки главных судовых дизелей // Двигателестроение.-1984. - И II. - С. 34-35.

13. Исследование влияния температуры на систематические ошбни при измерении тяги двигателей скоростных судов / В.А.Звонцоз, А.И.Корх, ¿<1.Й.Печнщев, А.С.Пономарев // ГЛеавуз. сб. каучн. тр. / Горьк. политехн. ин-т. - 1986. - С. II9-I25.

14. Алгоритмическое обеспечение систем управления сложными энергетическими объектами / Д.В.Баскаков, Г.^.Логиков, И.И.Туркин // ;.1ежвуз. сб. научн. тр. / Горьк. политехн. ин-т. - 1988. -С. 103-107.

15. Идентификация и математические модели непрерывных процессов

в технических средствах / И.И.Туркин, Д.В.Баскаков, В.А.Звонцов, Г.и.Логинов // Меквуз. сб. каучн. тр. / Горьк.политехн. ин-т. - 1988. - С. III—114.

IG. Вадюгин C.B., Звонцов В.А., Печищев М.И. Особенности тарировки измерительных элементов при испытании двигателей на скоростных судах // i.îezsyx. сб. науч. тр.. / Горьк. политехн. ин-т. - 1988. - С. II8-I22.

17. Звонцов.В.А. Выбор и обоснование эффективного метода косвенного контроля нагрузки главных дизелей в судовых условиях // Мех-вуз. сб. науч. тр. / 1Ърьк. политехн. ин-т. - 1990. - С.82-87.

18. Звонцов В.А., Логинов Г.а/. , Никифоров Г.И. Применение алгоритма с прогнозирующей моделью в системах автоматического управления энергетических установок // ;.!еазуз. сб. науч.тр./ Горы:, политехн. ин-т. - 19Э0. - С. 72-76.

19. Ззоецов В.А. Метод оценки динамических свойств каналов измерения аондаости главных судовых дизелей // Актуальные проблемы развития ДВС г ДУ: Тез. докл. Всесоаз. науч.-техк. конф. в сб. ШТО им. акад. А.Н.Крылова. - Ленинград: 1КИ, 1990. -С. 166-170.

20. Звонцов В.А., Ручкян л}.Н. ¡моделирование эксплуатационных ре-аимов главных судовых дизелей с учетом их динамических характеристик // Разработка и организация динамических характеристик двигателей мобильных сельскохозяйственных комплексов: Тез. док. Всесоюзн. научй.-техн.сегдинара. - Казань: КСХИ, 1991. -С. зЗ-э4.

21. Звонцов В.А. Исследование динамических свойств каналов контроля нагрузки главных двигателей малотоннажных дизельных судов // Сб. науч.тр. ШТО им. акад. А.Н.Крылова / - Ленинград: Судостроение. - 1992. - вып.2. - С.

22. Звонцов В.А., Ручкин и.Н. .Лоделирование неустановившихся ре-гимов работы главных дизелей водоизмещающих судов // Сб.науч. тр. ВИТО ел. акад. А.К.Крылова / - Ленинград: Судостроение.

- 1932. - вып.2. - С.

23. Звонцов В.А., Химич ВЛ. Оценка эффективности методов измерения тяги главных двигателей экраноплаков в судовых условиях // Цеавуз. сб. научн.тр. / Кинегор. госуд.техн.университет. - 1993. - С. 15-22.

24. Ручкин ii.II., Тумаринсон Е.Л., Звонцов В.А. Оценка эксплуатационной топливной экономичности главных двигателей судов типа "Волго-Дон* // ¿¡езвуз. сб. науч.тр. / Кижегор. госуд. техн. университет. - 1993. - С. 31-36.

25. Расчет рабочего процесса судового дизеля: Метод, указания по курсовому проектированию судовых ДВС / ШШИ; сост.: В.Л.Химич, В.А.Звокцов к др. К.Новгород, - 1991.-30 с.

26. Расчет основных узлов и деталей дизеля: ;.'етод. указания по

• курсовому проектированию судоеых Д2С / П1И; сост.: В.А.Звонцов, Л.Л.Печищев, ;1.Е.Данилов. ГЪрький, - 19Ь4. - 16 с.

2?. Построение дааграцд: ^етод. указания по курсовому проектирована» судовых ДВС / 1Ш; сост.: Л.Я.ДанкдОЕ, Л.Нечаев, В-А-Бвонцав. 1Ьрький. - 1Э32. - 42 с.

э£5