автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Режимы работы и автоматизация пропульсивного комплекса теплохода с ветродвижителями

г я л/1

/7

(] Шшистерство образования Украины УКРАИНСКИИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЮРСКОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ШПОСОВ Михаил Валентинович

УДК 629.123. 03

Режимы работы и автоматизация пропульсивного комплекса теплохода с ветродвижителями

05.03. 05 - Судовые энергетические установки

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Николаев 1993

Диссертацией является рукопись.

Работа выполнена в Одесской государственной морско академии.

Официальные оппоненты:

Заслуженный деятель науки и техники Украины, докто технических наук, профессор Конаков Геннадий Алексеевич;

доктор технических наук, профессор Крючков Юрий Семено

вич;

доктор технических наук, профессор Суворов Петр Семено

вич.

Ведущая организация: Южный научно-исследовательский проектно-конструкторский институт морского флота (Одесса).

Защита диссертации состоится ¡У октября 1996 г. в 12.С часов на заседании специализированного совета Д 30.02. 01 пр Украинском государственном морском техническом университет по адресу: 327025, г. Николаев, пр. Героев Сталинграда, 9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Украине кого государственного морского технического университета г адресу: 327025, г. Николаев, пр. Героев Сталинграда, 9.

Отзывы на автореферат просим направлять на имя учено1 секретаря специализированного совета по указанному выше а? ресу.

Автореферат разослан " 2- " СеитьЯ^и 1996 г. Ученый секретарь специализированного

совета докт. техн. наук, профес

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Проблема рационального топливоиспользования является одной из центральных мировых проблем. Существенное сокращение потребления топлива на флоте может быть достигнуто за счет использования экологически чистой энергии ветра для движения судов. Наиболее простым и эффективным средством, обеспечивающим непосредственное преобразование энергии ветра в работу перемещения судна, является ветрадвижитель (БД).

Проведенные в различных странах исследования, опыт проектирования и эксплуатации судов-ветроходов показали, что в настоящее время наиболее перспективным является использование автоматизированных БД в качестве вспомогательного средства для движения транспортных судов совместно с традиционной главной энергетической установкой.

Проектирование, постройка и эксплуатация судов с БД представляет собой новое, перспективное направление в судостроении и эксплуатации морского флота. Различным аспектам проблемы использования энергии ветра на судах посвящены многочисленные публикации отечественных и зарубежных авторов, в том числе П. С. Крючкова, Г. А. Алчудгана, И. Я. Кринецкого, Г. Е Васильева, В. Б. Жинкина, Б. H Захарова, Е. В. Знаменского, Г. ÏL Кудреватого, В. Е. Микитгока, А. Г. Олейника, А. А, Ру-сецкого, Б. А. Царева, Kl И. Чучко, В. Е Щередина, В. И. Кшина, P. Schenzle, В. Wagner, С. Wagner, W. Prolss, M. Sudo, Y. Endo, J. S. Letcher, T. Vatanabe и др. Однако вопросы совместной работы БД, главных двигателей (ГД) и гребных винтов

в составе комбинированного гидромеханического пропульсивнол комплекса, а также его автоматизации, мало исследованы. Эт< является причиной снижения потенциального эффекта от использования ВД на флоте.

Тема диссертации соответствует Национальной программ! исследований и- использования ресурсов Аэово-Черноморскоп бассейна, других регионов Мирового океана на период до 200 года (шифр "Флот и транспорт") и приоритетному направлени научных исследований Министерства образования Украины *'ЭкО' логически чистая энергетика и ресурсосберегающие техноло' гии". В 1982 - 90 гг. исследования по теме диссертации вы поднялись в соответствии с планами НИР Шнморфлота и Коорди национным планом НИР па проблеме использования энергии ветр в рамках общесоюзной межвузовской программы "Еетроход".

Цель и задачи исследования Целью исследования является разработка методов повышения эф фективности пропульсивного комплекса теплохода с ВД при про ектировании и эксплуатации. Для достижения этой цели потре бовалось решить следугапще главные задачи.

1. На основании исследования режимов работы пропульсив ного комплекса разработать рекомендации по рациональному вь бору состава и характеристик его элементов на этапе проекта рованш судна.

2. Обосновать оптимальные эксплуатационные режимы рабе ты пропульсивного комплекса и оценить их эффективность.

3. Разработать принципы, алгоритмы и системы автомат* ческого управления работай ВД и ГД в составе комбинирование го пропульсивного комплекса.

Методы исследования. В работе приме

нены методы математического моделирования с использованием ЭВМ, оптимального управления, теории вероятностей, теории автоматического управления, теории корабля и другие.

Научная новизна работы заключается в развитии общей теории динамики судовых гидромеханических комплексов, разработке и создании теоретических основ исследования и оптимизации режимов работы комбинированного пропулъсивного комплекса теплохода с БД, а также его автоматизации. Впервые решены следующие вопросы:

предложены методы моделирования аэродинамических характеристик БД при различных программах управления углом их атаки кажущимся ветром;

установлены закономерности изменения тяги и мощности БД в зависимости от их аэродинамических характеристик, ветровых условий и скорости судна;

предложены обобщенные показатели эффективности БД и научно обоснован метод их расчета;

разработаны математические модели пропулъсивного комплекса с БД, позволяющие исследовать на ЭВМ переходные и установившиеся режимы работы комплекса на прямом курсе и при движении судна па заданному морскому пути;

предложены методы повышения эффективности пропулъсивного комплекса с ДЦ за счет принятия рациональных проектных решений при выборе его состава и характеристик элементов;

разработана методика оптимизации эксплуатационных режимов работы пропулъсивного комплекса с БД применительно к двум иерархическим уровням:"судоходной компании" и "судна";

для решения задачи оптимизации режимов совместной работы ДД и ГД обосновано применение классических методов вариа-

ционного исчисления, возможность использования которых обобщена на случай минимизации функционала в классе кусочно-гладких функций при наличии переменных ограничений на управление в виде двойных неравенств;

разработаны требования, принципы, алгоритмы и системы автоматического управления ВД и ГД в составе комбинированного пропульсивного комплекса.

Практическая ценность результатов работы заключается в том, что они позволяют произвести рациональный выбор состава и характеристик элементов пропульсивного комплекса на стадии проектирования судов с ВД, а в период эксплуатации судов - повысить эффективность работы комплекса за счет оптимизации его режимов и автоматизации процессов управления. Прикладные результаты исследований предназначены для использования в научно-исследовательских и проектно-конструкяорских организациях, судоходных компаниях и в учебном процессе высших морских учебных заведений.

Реализация работы. Основные технико-эксплуатационные требования к автоматизации судна со вспомогательными ВД, алгоритмы функционирования и варианты технической реализации систем автоматического управления ВД и Г; при их совместной работе в составе комбинированного пропульсивного комплекса внедрены в ЦКБ "Шельф" (Волгоград). В Украинской Дунайской судоходной компании (Измаил) внедрено руководство плавсоставу по управлению ГД теплохода "Илья Сель-винский" со вспомогательным парусным вооружением. Кроме ТО' го, отдельные результаты исследований использованы в ДНИ морского флота (Санкт-Петербург), Черноморском морском паро ходстве (Одесса), Каспийском ЦПКБ (Баку) и в учебном процес

се Одесской государственной морской академии (ОГЫА).

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на:

II и III Всесоюзных симпозиумах "Транспарус-82" и "Транспарус-86" (Николаев, 1982 и 1986 гг.);

научно-технических конференциях Ленинградского бассейнового правления Научно-технического общества водного транспорта "Использование энергии ветра на морских транспортных судах" (Ленинград, 1983, 1986, 1989 гг.);

семинарах "Проблемы морской кибернетики" секции научного совета АН Украины по проблеме "Кибернетика" (Одесса, 1986, 1989 и 1994 гг.);

научных и научно-методических конференциях профессорско-преподавательского состава ОГЫА (1986 - 1996 гг.);

научно-технических и технических советах по приемке выполненных НИР: в Каспийском ЩШБ (1988), Всесоюзном объединении "Мортехсудоремпром" (Москва, 1988), Научно-техническом управлении Минморфлота (Москва, 1989, 1991), ЦНИИ морского флота (1938, 1989, 1991), ЦКБ "Шельф" (1989), Украинской Дунайской судоходной компании (1990), Черноморском морском пароходстве (1991), ОГМА. (1990, 1992, 1994, 1995).

Публикации. По теме диссертации опубликована 21 научная работа, в том числе: одна монография, 17 статей, два авторских свидетельства на изобретения. Кроме того, результаты работы представлены в 16 отчетах о НИР. На защиту выносятся: научное обоснование обобщенных показателей эффективности ЕД и метода их расчета;

научное обоснование методов и результаты исследования

- а -

переходных и установившихся режимов работы пропулъсивного комплекса теплохода с БД при движении на прямом курсе и по заданному морскому пути;

методы повышения эффективности пропулъсивного комплекса с ДД за счет принятия рациональных проектных решений при выборе состава и характеристик элементов комплекса;

методы и результаты оптимизации эксплуатационных режимов работы пропулъсивного комплекса теплохода с ВД;

принципы, алгоритмы, технико-эксплуатационные требования и системы автоматизации ВД и ГД в составе комбинированного пропулъсивного комплекса.

Личный вклад диссертанта. Научные положения и результаты, которые выносятся на защиту, получены автором лично. В печатных работах, опубликованных I соавторстве, соискателю принадлежит: постановка задач, теоретическое обоснование и разработка математических моделей, методов, алгоритмов расчетов, обработка результатов исследований и их анализ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы из 172 наименований и 8 приложений. Общий объе) работы - 428 стр., в том числе 275 стр. основного текста, 1! стр. списка литературы, 83 рисунка, 21 таблица и 41 стр. приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

3 о введении обоснована актуальность темы исследований, сформулированы цель и главные задачи работы, от

ражены ее научная новизна и практическая ценность, приведены основные научные результаты, которые выносятся на защггу, сведения об апробации, публикации и реализации результатов исследований.

В первой главе приведен аналитический обзор работ в области проектирования и эксплуатации судов с ВД Рассмотрены основные тенденции использования энергии ветра на транспортном флоте, проекты судов с ВД, а также конструктивные особенности перспективных типов ВД. Систематизированы данные по аэродинамическим характеристикам основных типов современных ВД Также проанализированы перспективные конструкции ВД, разработанные сотрудниками Лаборатории по исследованию судов с экологически чистыми двигателями (ЖСЭД) Украинского государственного морского технического университета под руководством докт. техн. наук профессора Ю. С. Крючкова. Показано, что наиболее перспективным в настояние время является использование вспомогательных жестких и мягких парусных ВД при условии обеспечения автоматического или дистанционного управления ими.

В качестве основного объекта исследований приняты транспортные теплоходы дедвейтом до 10 тыс. т со вспомогательными парусными ВД, использование которых позволяет экономить топливо в среднем на 10 ... 20

В основу исследования и оптимизации режимов работы про-пульсивного комплекса положены работы А. М. Васина, М. А. Брука, В. А. Ваншейдта, Ф. М. Кацмана, Г. А. Конакова, В. Б. Липи-са, В. И. НеСеснова, Г. Е. Павленко, Р. Я Першица, Ю. П. Петрова, Ю. В. Ремеза, А. А. Рихтера, К К. Фэдяевского и др. В качестве базовых в области ветродвижения судов приняты работы

К1 С. Крючкова и Г. А. Алчуджана. Также учтены результаты исследования автора, изложенные в кандидатской диссертации, которые относятся к решению ряда частных задач по оптимизации совместной работы ГД и ВД для одного типа судна.

Проведенный анализ показал, что проблема разработки методов повышения эффективности комбинированных пропульсивных комплексов теплоходов с ВД при проектировании и эксплуатации судов имеет важное народно-хозяйственное и социально-экономическое значение. На основании выполненного анализа сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе выполнено моделирование аэродинамических характеристик (АДХ) ВД различных типов. АДХ ВД приняты по данным аэродинамических испытаний, имеющимся в литературных источниках. В качестве исходных данных использованы табличные зависимости аэродинамических коэффициентов подъемной силы Су и силы сопротивления ВД Сх от угла их атаки сС . Для моделирования зависимостей коэффициентов аэродинамических сил тяги Сг и дрейфа 0$ от направления кажущегося ветра к , которые для конкретного типа ВД определяются программой управления углом атаки, предложены два варианта аллроксимационных моделей. Первая модель основана на допущениях о возможности поддержания постоянного угла атаки на большинстве курсовых углов ветра и о равенстве на полных курсовых углах коэффициента тяги максимальному коэффициенту сопротивления, а коэффициента дрейфа - нулю. I атом случае модель может быть представлена с использование* трех единичных показателей аэродинамического совершенстве ВД максимального коэффициента подъемной .силы Сцта.т> соответствующего ему аэродинамического качества К и максималь-

- 11 -

ного коэффициента силы сопротивления Схгтх>~ в виЛе

Ст

: «

Схтах у ^з ^ У* ^ где параметры СТгг)а^ , У^ определяются по формулам

^ Т/т1 ао:

5А = ЛгеекдК и Сы - угол аэродинамического сопротивления и коэффициент силы сопротивления при угле атаки, соответствующем максимуму подъемной силы Наибольшая погрешность этой модели (на курсе бейдевинд) достигает 6 7., причем расчетные значения всегда ниже фактических.

Вторая модель основана на использовании аппроксимацион-ных полиномов, полученных с использованием метода наименьших квадратов в виде:

а т

СМ) =

а ;=о ' I - о

] п |Л|

С^. - • и - матрицы коэффициентов. Представление

1 = 0 ' 1-о

г -| П г

где

о

АДХ ВД в форме алгебраических полиномов оказалось весьма удобным для дальнейших исследований и позволило аналитически либо численно определить программу управления углом атаки ВД в зависимости от направления ветра При использовании критерия максимума тяги оптимальный угол атаки определяется путем решения уравнения

е

где £ - число, равное большему из показателей степеней (Ь и Л?. При использованию! критерия максимума аэродинамического качества (на курсе бейдевинд) оптимальный угол атаки определяется из уравнения

л от m п

Т_ S; di - Z X ^ - O.

i-i ' L--0 C-1 C-0 '

Зависимости коэффициентов тяги и дрейфа от направления ветра в соответствии с выбранной программой управления БД также аппроксимируются полиномами. Погрешность второй модели существенно ниже и не превышает 1,5 X. Для обработки результатов аэродинамических испытаний и анализа АДХ БД разработан пакет из пяти прикладных программ для ПЭВМ. Моделирование было выполнено для 11 типов перспективных БД. Полученные модели служат базой для дальнейших исследований.

Для сравнительного анализа АДХ БД предложена номенклатура единичных показателей, характеризующих аэродинамическое совершенство БД, и классификация БД по максимальному коэффициенту подъемной силы. В соответствии с предложенной классификацией все БД подразделяются на группы: малой С Су < 1,2), средней (1,2 %< ¿у < 1,8), повышенной (1,8 4 Сд< 3,5) и высокой (С^ >/- 3,5) эффективности. В группы повышенной и высоко! эффективности попадают те БД, конструкция которых дает возможность управления обтеканием за счет: изменения геометрш профиля (парус-крыло с предкрылком и закрылком, БД тип; Walker Wingsail, крыльевые решетки различных типов); регулирования поля давлений вокруг ЦЦ путем изменения скорост] вращения роторов (ротор Флеттнера, аэродинамический двшш-тельный комплекс "ротор-крыло") или вентилирования профил ("турбопарус"). Однако для оценки эффективности БД оказыва

ется недостаточным использование единичных показателей аэродинамического совершенства. Поэтому необходимо обосновать выбор обобщенных показателей, комплексно характеризующих полезный эффект от работы ВД на судне.

Основным научным результатом исследования, выполненного во второй главе, является методика моделирования АДХ при различных программах управления углом атаки ВД, а также полученные с ее использованием математические модели.

В третьей главе рассмотрены режимы работы ВД в составе пропульсивного комплекса. Проведено исследование зависимости тяги и мощности ВД от их аэродинамических характеристик, ветровых условий и скорости судна. Получены условия, при которых зависимость тяги ВД от скорости судна может иметь экстремумы (и минимум, и максимум). Зависимость мощности ВД от скорости судна имеет максимум, абсцисса которого существенно зависит от аэродинамического качества ВД и для большинства курсовых углов ветра расположена в области высоких относительных скоростей судна (по отношению к скорости истинного ветра). Поэтому для современных ВД в диапазоне эксплуатационных скоростей транспортных судов, как правило, большей скорости судна соответствует большее значение мощности ВД и, следовательно, большая абсолютная экономия топлива.

Скорость судна оказывает существенное влияние на режим работы БД. Очевидно, что большей скорости судна соответствует меньший курсовой угол кажущегося ветра, действующего на ВД. Поэтому закон распределения вероятности кажущегося ветра зависит от скорости судна. Если для направления истинного ветра принять закон равной вероятности, тогда функция рас-

пределения кажущегося ветра может быть представлена в виде

где - курсовой угол кажущегося ветра; ]/5 = У5/Уи - относительная скорость судна; и \/н- скорости судна и истинного ветра. Сравнительно высокая скорость современных транспортных судов обусловливает высокую вероятность работы ВД на встречных курсовых углах ветра. Б связи с этим, БД должны быть приспособлены к эффективной работе на курсе бейдевинд (т.е. иметь высокое аэродинамическое качество), а при оценке их эффективности необходимо учитывать быстроходность судна и характеристики распределения вероятности ветра в районе эксплуатации судна.

В результате анализа различных подходов к оценке эффективности БД в качестве обобщенных показателей предложены относительные интегральные по скорости и направлению истинного ветра величины тяги и мощности БД. Для определения этих показателей разработан метод, основанный на расчете математического ожидания тяги и мощности ВД с использованием закона равной вероятности для распределения направления и закона Вейбулла - для скорости истинного ветра. В соответствии с предложенным методом указанные показатели представляются е

виде функций скорости судна 5 2 Ж Уа,

У Т(У5)

* 1-^-1 ехр

>,3 " и

о о ^

5----5 К, (2)

где Ти /V - интегральные тяга и мощность ДД соответственно; б - площадь БД; ,Я< - плотность воздуха; и § - параметры распределения Вейбулла (принимаются по справочным данным Регистра); Ст{$„унуъ)- коэффициент тяги БД; Ук^.К.^)' ско" рость кажущегося ветра; ^ и - курсовой угол и скорость истинного ветра соответственно. Для определения участков непрерывности подынтегральной функции с учетом ограничений на диапазоны рабочих параметров истинного и кажущегося ветра разработан соответствующий алгоритм. С целью практического использования метода разработана программа для ПЭВМ.

Разработанный метод позволяет решать ряд прикладных задач, в том числе:

выполнять сравнительную оценку энергетической эффективности БД различных типов на судах различной быстроходности;

оценивать величину среднего выигрыша мощности и тяги за счет использования БД и потерь из-за неоптимальности углов установки БД;

оценивать эффект от использования наиболее сильных и наименее слабых ветров и определять величину потерь мощности за счет вредного сопротивления сложенных БД;

вырабатывать рекомендации по проектированию и эксплуатации пропульсивных комплексов судов с ВД

С использованием разработанного метода показано, что энергоотдача ВД в значительной степени зависит от средней скорости судна, которая обеспечивается совместным использованием БД и главной силовой установки. Зависимость математического ожидания мощности ВД от средней скорости судна имеет максимум, расположенный в реальном диапазоне скоростей хода современных судов (рис.1). Абсцисса максимума определяется

а) С,

У

2.0

1.0

0.0

/ Г

А У

V

0)

Ьт -м3 1

300

200-

100-

I I I I I М I I

1.0

2.0

11111М11

10

ттттттттт

с

2

И 3

/

// ,

(/

15

20 ^,</6

Рис. 1. Аэродинамические характеристики (а) и эависимоси интегральной мощности ветродвижителей различных типов от средней скорости судна (б): 1 - "крыльевая решетка" - биплан; 2 - "крыльевая решетка" с поворотными симметричным! крыльевыми элементами; 3 - жесткий парус-крыло

аэродинамическими характеристиками БД, диапазоном используемых скоростей ветра и параметрами ветрообеспеченности района плавания. Для каждого типа БД может быть рекомендован диапазон средних скоростей судна, в котором его эффективность будет наибольшей.

Основным научным результатом исследования, проведенного в третьей главе, является метод расчета интегральных показателей эффективности БД.

В четвертой главе разработаны методика, математические модели и программное обеспечение для численного моделирования движения пропульсивного комплекса теплохода с ВД. Разработаны три вида математических моделей: динамики пропульсивного комплекса с БД; установившегося движения комплекса; режимов работы комплекса при движении судна по заданному морскому пути.

Математическая модель динамики пропульсивного комплекса с ВД при движении судна вблизи прямого курса с учетом допущения о постоянстве утла дрейфа представлена в виде системы дифференциальных уравнений

/VI/ X п

-К*А«,) со&р = Ч * V4г £ Ре.--I7;.,

и. С , а /

$1пр-У,-ГА-Г,-1_ Д.,

(3)

где - масса судна; 7\и - присоединенная масса жид-

кости; Хг > Уг > - позиционные гидродинамические силы

и момент на корпусе судна; ХА , УА , МА - аэродинамические силы и момент, действующе на надводную часть корпуса и надстройки; Хр , Ур- , Мр - гидродинамические силы, действующие на руль, и их момент относительно центра тяжести судна; РЕ1- полезный упор I -го гребного винта; 2С - количество гребных винтов; Т; , Ъ; , М; - соответственно аэродинамические силы тяги и дрейфа и момент аэродинамических сил -го БД относительно центра тяжести судна; П, - количество БД (мачт); Х&А ~ дополнительное гидродинамическое сопротивление, обусловленное воздействием ветрового волнения и качки судна; I- - момент инерции вращющихся масс ¿'-го гребного вала; - присоединенная масса жидкости при вращении С -го гребного винта; Пы- - частота врщения ^ -го гребного вала; Мд; и - соответственно моменты движущий и сопротивления на I -том гребном винте; ^ - угол дрейфа.

В системе (3) неизвестны)® функциями времени являются скорость судна и частоты вращения гребных винтов Пв!({), I = 7, 2 , а угол дрейфа и угол перекладки руля - неизвестными константами. Для решения системы уравнений (3) использована процедура численного интегрирования Рунге-Нутта-Ыерсона с автоматическим выбором шага интегрирования.

Разработанная математическая модель позволяет моделировать поведение пропульсивного комплекса при различных изменениях входных координат, в том числе: выполнении маневров по вводу ВД в рабочее состояние и выводу из него; порыве ветра; изменении курсового угла ветра, топливоподачи в ГД и угла установки БД. При этом предусмотрено моделирование работы ГД по регуляторной и внешней или частичной характеристикам. Управляющее или возмущающее воздействие задается в

виде функции времени.

Математическая модель установившегося движения позволяет выполнить на ЭВМ расчет режимных показателей работы судового пропульсивного комплекса с ВД при работе по винтовой характеристике с любым шагом дискретизации по скорости судна для всего диапазона ветровых условий, возможных в эксплуатации. В основу расчета ходкости теплохода с ВД положена методика ЦНИИ морского флота. С учетом того, что на судах со вспомогательными ВД угол крена обычно не превышает 5 ° , его влияние на аэро- и гидродинамические силы не рассматривалось. При моделировании использовались АДХ изолированных ВД, а их взаимное влияние не учитывалось. Такой подход допустим только для случая значительного удаления ВД друг от друга, характерного для судов со вспомогательными ВД. Для расчета дополнительного сопротивления движению судна от морского волнения и качки судна использована методика Е Б. Липиса. Высота волны 3 £ -ной обеспеченности рассчитывалась в зависимости от скорости ветра и района плавания (ограниченный или неограниченный) для случая развитого морского волнения. В результате моделирования установившихся режимов формируется "матрица судна", которая характеризует изменение параметров работы комплекса в зависимости от скорости и направления истинного ветра и скорости судна. В качестве характерных режимных показателей приняты: скорость судна, частота вращения вала ГД, полезные мощность и момент ГД, расход топлива ГД, полезный упор гребного винта, производная расхода топлива по скорости судна. С использованием "матрицы судна" могут быть определены скорость судна, расход топлива ГД и другие параметры работы пропульсивного комплекса при задан-

- 20 -

ном режиме работы ГД и любых ветровых условиях.

Модель режимов работы комплекса при движении судна по заданному морскому пути позволяет прогнозировать среднерей-совые эксплуатационные характеристики. В этой модели используются справочные данные Регистра о статистической повторяемости ветровых режимов по районам океанов и морей в различные сезоны года В соответствии с методикой ЦНИИ'морского флота для каждой линии и сезона года строится "матрица маршрута", характеризующая повторяемость различных ветровых режимов: -^р¿jj (i - jjZb; j - i, i<3j , где l и ^ - параметры, определяющие номера интервалов скорости и направления истинного ветра соответственно. Количество интервалов принято с учетом дискретности по скорости ветра 1 м/с в диапазоне от D до 25 м/с и по направлению ветра - 10° в диапазоне от 0 до 180 Для всех tj -х ветровых условий в соответствии с принятым способом регулирования мощности ГД и заданным k -тым скоростным режимом с использованием "матрицы судна" определяется скорость судна V/j£ и расход топлива ГД Д-у*. Средне-рейсовые показатели при известной протяженности маршрута Lx определяются по формулам:

средневзвешенная скорость судна ~ не f$

время выполнения рейса

71 =

L

Z

>

средневзвешенный расход топлива ГД 2£ 13

Z Е В^р i ¿-1 j ' j

суммарный расход топлива

Методика численного моделирования и соответствующие ей математические модели, разработанные автором, имеют ряд отличительных особенностей от методики ЦНИИ морского флота, в том числе:

предусмотрена возможность моделирования динамики про-пульсивного комплекса с БД;

для расчета АДХ ВД используются аппроксимационные модели;

более корректно определяется угол дрейфа и выполняется расчет угла перекладки руля;

расчет дополнительного сопротивления от волнения моря и качки выполняется непосредственно для каждого режима работы комплекса при всех ветро-волновых режимах;

для расчетов гидродинамических характеристик гребных винтов используются аппроксимационные модели, а коэффициент упора-диаметра не используется;

решение уравнения ходкости выполняется методом дихотомии, обеспечивающим устойчивую сходимость итерационного процесса в отличие от метода простых итераций;

учтено влияние нагрузки ГД на механический КПД и удельный эффективный расход топлива, а также более корректно учтены ограничения на эксплуатационные режимы работы ГД;

"матрица судна" рассчитывается для всех возможных в эксплуатации режимов работы ГД, а режимные показатели работы комплекса при определении среднерейсовых характеристик определяются с ее использованием в соответствии с заданным алго-

ритмом управления ГД;

обеспечена возможность сравнения различных вариантов совместного использования ГД и ЕД при равной среднерейсовой скорости судна по результатам топливоиспользования.

Разработанные математические модели и программы позволяют решать широкий круг задач, связанных с исследованием технико-эксплуатационных характеристик судов-ветроходов, среди них:

определение режимных показателей работы комплекса по винтовой характеристике при любых ветро-волновых условиях;

расчет среднерейсовой скорости, времени выполнения рейса и суш,ирного расхода топлива за рейс и оценка абсолютной и относительной экономии топлива за счет использования БД;

анализ алгоритмов управления ГД и БД при совместной работе с позиций экономии топлива;

анализ эффективности различных проектных решений по выбору типа и характеристик БД, ГД и гребных винтов;

исследование поведения пропульсивного комплекса при различных динамических возмунщшщх и регулирующих воздействиях, оценка инерционных характеристик процессов, происходящих в элементах комплекса;

выбор пути плавания судна-ветрохода и оценка целесообразности лавировки и др.

Достоверность математических моделей обеспечена корректным их построением, тпртельной формализацией моделируемых процессов, использованием апробированных расчетных методик, использованием цифровых ЭВМ, удовлетворительным согласованием расчетных и реальных данных по некоторым парусным

и пзрусно-дизельным судам.

В пятой главе рассмотрены вопросы автоматизации управления БД. Полезный эффект от применения на судне парусных ВД определяется прежде всего эффективностью управления углом атаки ВД кажущимся ветром. В результате рассмотрения ВД как объекта управления разработаны методы определения программы и требований к точности управления углом атаки ВД. В качестве критерия оптимальности для определения программы управления углом атаки ВД принят минимум расхода топлива ГД при заданной скорости судна. В результате выполненного моделирования зависимости расхода топлива ГД от угла атаки БД была показана возможность использования для построения этой программы критерия максимума тяги при различных ветровых условиях, за исключением, как правило, бейдевинда при скорости ветра более 15 м/с. В этом случае программа управления ВД может быть задана на основании критерия максимума аэродинамического качества.

ВД различных типов в разной степени реагируют на колебания направления ветра. Для количественной оценки степени влияния изменений угла атаки БД на аэродинамические силы предложен показатель, представляющий собой длину интервала углов атаки ВД Д Л , в котором величина производной относительного коэффициента подъемной силы Су по углу атаки <£ не превышает по модулю 1 % на 1 градус отклонения угла атаки от угла, соответствующего максимальному коэффициенту подъемной 'цтах,

М < - &

I ¿«6 ^ гроз , где

С использованием предложенного показателя выполнен ана-

силы Ситаг, то есть

лиз степени влияния изменений угла атаки на аэродинамические силы для различных типов ВД: наименьшая степень влияния характерна для ВД типа "крыльевая решетка" с симметричными поворотными крыльевыми элеметами, наибольшая - для жестких парусов-крыльев. Установлено, что для большинства типов ДД требования к точности управления углом их установки на курсе бейдевинд выше, чем на курсах бакштаг.и фордевинд. С целью обоснования требуемой точности управления углом атаки ВД проведено исследование потерь интегральной мощности ВД различных типов от неоптимальности установки БД относительно Еетра. Например, для жесткого паруса ЖСЭД типа "опускаемые жалюзи" при погрешности установки ВД Дс£= 2° потери мощности составляют до 2 %,, при ДсС= 4° - 3 ... 5,6 а при ДсС= 10° - 13 ... 29 %.

На основании анализа спектральных характеристик ветра и динамических характеристик датчиков скорости и направления ветра разработаны рекомендации по выбору типа и характеристик датчиков ветра для системы автоматического управления (САУ) ВД. Проведено исследование точности определения угла кажущегося ветра с использованием рекомендуемого измерительного преобразователя параметров вектора ветра судовой метеостанции КМС-3. Для повышения точности измеряемых данных разработаны рекомендации по размещению датчиков на судне с учетом вертикального профиля ветра, а также разработана методика корректировки показаний датчиков скорости и направления ветра при их произвольном размещении по высоте.

С целью обеспечения минимальных потерь мощности ВД за счет неоптимальности угла атаки ВД при ограничении расхода энергии на довороты ДД до оптимального угла предложена ме-

тодика определения оптимальной величины зоны нечувствительности для выходного сигнала управления углом установки ЕД.

Обоснован объем функций и алгоритм функционирования САУ парусным БД. Выполнено обоснование технических средств автоматизации для повышения эффективности ручного дистанционного управления БД. Разработан динамический стенд САУ парусным ЕД, предназначенный как для работы в лабораторных условиях с модельным жестким парусом, так и в судовых условиях с реальными ЕД. САУ БД построена по принципу унификацга на уровне функциональных модулей и имеет многоуровневую структуру, предусматривающую возможность работы системы в режимах дистанционного и автоматического управления и под сулерви-зорным управлением бортовой ЭВМ.

Исследование, проведенное в пятой главе, позволяет повысить эффективность использования ВД на судах за счет автоматизации процессов управления ими.

В шестой главе выполнено исследование эксплуатационных режимов работы комплекса с использованием разработанных математических моделей и программ, рассмотрены режимы работы ГД и гребных винтов в составе пропульсивного комплекса с ЕД.

Моделирование изменения режимных показателей работы комплекса в зависимости от ветро-волновых условий было проведено для четырех вариантов регулирования мощности ГД при их совместной работе с ВД (рис. 2). Каждый из вариантов соответствует режиму поддержания на постоянном уровне одного из параметров: скорости судна (линия Вй), частоты вращения вала ГД (линия ВС), эффективных мощности (линия АМ) и момента (линия НЬ) на валу ГД. При изменении внешних условий под-

С-

Ну/ / / /у/

У у ,

" Р

НО 120 130 № 150 160 170 П,пи

Рис. 2. Область эксплуатационных режимов работы пропульсив-ного комплекса танкера дедвейтом около 5 тыс. т с ветродви-

п

жителями площадью 440 и

держание соответствующего параметра на постоянном уровне осуществляется только в пределах области длительных эксплуатационных режимов работы ГД. При выходе на одно из ограничений - по минимальной и максимальной нагрузке или предельной частоте вращения вала - двигатель работает на соответствующей границе области. Моделирование показало, что при использовании винта фиксированного шага из всех рассмотренных только режим постоянной скорости судна приводит к необходимости снижения нагрузки ГД до границы минимальной мощности.

Проведенный анализ приспособленности главных судовых дизелей различных типов к длительной работе на режимах частичных нагрузок показал, что на нагрузках не ниже 40 7. двигатели работают достаточно экономично и надежно. На судах со вспомогательными ЦД необходимость длительной работы ГД на более низких нагрузках практически не возникает. Ведущими дизелестроительными фирмами разработаны рекомендации по улучшению эксплуатационных показателей главных судовых дизелей на режимах долевых нагрузок. Разработаны новые конструкции двигателей, специально приспособленных к длительной работе на тяжелом топливе на различных нагрузках, например, дизели "Пилстик-Вяртсиля" РС 4.2-570, "Вяртсиля" Vasa 22HF, Vasa 32, Vasa 46 и др.

Исследования режимов работы гребных винтов в составе пропульсивного комплекса со вспомогательными ВД показали, что винты фиксированного шага позволяют обеспечить достаточную эффективность их работы в случае некоторого гидродинамического утяжеления при проектировании. Расчетный режим работы винта рекомендуется принимать с учетом математического ожидания тяги ВД. Установочная мощность ГД при проектировз-

_ _

С и

нии судна с ЕД может быть уменьшена на величину расчетной интегральной мощности ВД. Выполненные исследования показали, что в лропульсленых установках с двумя ГД, работающими каждый на свой винт, отключение одного из двигателей при совместной работе с ВД нецелесообразно с позиций экономии топлива. В частности, для теплохода "Илья Сельвинский" с двумя мягкими парусами суммарной площадью 200 м2 при благоприятном ветре скоростью 15 м/с отключение одного ГД при условии сохранения скорости судна 9 уз приводит к увеличению расхода топлива на величину более 20 X. Предпочтительным для судов с ВД является использование винтов регулируемого шага, однако выбор типа винта осуществляется с учетом общепроектных решений по главной судовой энергетической установке. В установках с малооборотными двигателями и прямой передачей обычно применяются винты фиксированного шага, при использовании средне- и высокооборотных двигателей - редуктор и винт регулируемого шага

С использованием разработанных математических моделей и программ выполнено моделирование переходных и установившихся режимов работы пропульсивных комплексов различных типов судов с ВД, в том числе: танкеров типа "Дрогобыч", "Олег Кошевой" и "Дмитрий Ьйдведев", сухогрузов типа "Инженер Белов" и "Кишинев". Получены данные об изменении режимных показателей работы в зависимости от ветро-волновых условий и регулируемых параметров. Даже при ограниченной плошдди ВД на отдельных режимах относительная экономия топлива за счет использования энергии ветра может достигать 50 X, а при неблагоприятных условиях ВД в нерабочем состоянии могут оказывать дополнительное сопротивление, приводящее к перерасходу топлива

до 10 Экономия топлива на судах со вспомогательными БД существенно зависит от площади и АДХ БД, района плавания, сезона года, эксплуатационной скорости судна и составляет в среднем 10 ... 20 Причем относительная экономия топлива с ростом скорости судна падает, а абсолютная, как правило,-незначительно возрастает. Моделирование переходных режимов при выполнении эксплуатационных маневров позволило получить динамические характеристики, необходимые для проектирования САУ режимами работы комплекса.

Теоретическим и экспериментальным путем обоснована возможность использования при исследовании рациональных режимов совместной работы ГД и БД квазистационарного подхода, игнорирующего динамику перехода комплекса от одного установившегося режима к другому. С целью решения задач по оптимизации режимов работы комплекса построены аппроксимационные зависимости расхода топлива ГД от скорости судна с БД при различных ветро-волновых условиях. Аппроксимация полиномами третьей степени обеспечивает точность до 1

Выполненное моделирование позволило оценить целесообразность использования лавировки при движении судна с БД против ветра. С этой целью задавались несколько значений скорости судна при движении против ветра, из условия постоянства этой скорости определялись необходимые скорости движения судна с различными лавировочными углами и рассчитывались соответствующее расходы топлива ГД. В результате моделирования получено, что для перечисленных выше судов с БД с увеличением лавировочного угла расход топлива ГД возрастает, то есть использование лавировки нецелесообразно. Это объясняется низким гидродинамическим качеством корпусов совре-

менных грузовых судов.

Материалы главы дают возможность принятия рациональных решений при проектированиям пропульсивных комплексов теплоходов с БД, а также обосновать методы эффективной их эксплуатации.

В седьмой главе рассмотрены вопросы оптимизации эксплуатационных режимов пропульсивного комплекса теплохода с БД применительно к двум иерархическим уровням -"судоходная компания" и "судно". На основании критериев, соответствующих уровню судоходной компании, судну задается плановая среднерейсовая скорость или время прибытия в порт назначения. Критерии, соответствующие уровню судна, относятся непосредственно к выбору режимов работы силовой установки в конкретных условиях эксплуатации и формируются исходя из задач вышестоящего уровня.

Для определения оптимальных среднерейсовых скоростей судов с ВД рассмотрены следующие критерии: минимум расхода топлива на милю пути плавания, минимум эксплуатационных расходов, максимум прибыли в единицу времени за рейс с учетом и без учета стоянки. При решении указанной задачи использовались результаты моделирования среднерейсовых эксплуатационных характеристик судов с ВД для различных линий и сезонов года, по которым строились аппроксимационные зависимости средневзвешенного за рейс расхода топлива ГД от средневзвешенной скорости судна. Применение алгебраических полиномов позволило определить оптимальную скорость судна в аналитической форме. По предложенной методике получены графические и аналитические решения для всех перечисленных критериев оптимизации и разработано соответствующее программное

обеспечение для бортовой ПЭВМ.

В качестве критерия оптимизации эксплуатационных режимов совместной работы ВД и ГД принят минимум расхода топлива за рейс при заданной среднерейсовой скорости судна У5ср, то есть

02 = В (-Ь,Уь) сИ

(5)

при условии

7=" / К (£) ^ = У5ср - СОЛЪ^,

где текупщй расход топлива ГД, зависящий от скорости

судна и внешних условий, изменяющихся во временив; Т2- время выполнения рейса.

Для определения вида зависимости К) использованы статистический и квазистационарный подходы. Время выполнения рейса разбито на /г условных временных интервалов, на каждом из которых параметры ветра и волнения считаются постоянными. В моменты времени Ь-Ь^, где &(0; )/ Ь п., предполагается скачкообразное изменение ветровых условий. В соответствии с квазистационарным подходом динамика переходных движений в моменты времени Ь-Ь^ не рассматривается. С учетом принятых допущений зависимость расхода топлива ГД от скорости судна и времени представлена в виде кусочно-постоянной функции времени, имеющей разрывы первого рода в точках

ьим-± впШКп, ¿^и^оГп.

т К ')

На управление, в качестве которого выступает скорость судна, наложены переменные ограничения в виде двойных неравенств

где \$ГГ,1П(£) , У^ауН)' кус очно-постоянные функции времени. С целью обоснования возможности применения к рассматриваемой задаче классических методов вариационного исчисления доказана следующая теорема.

Теорема. Пусть в функционале

где у'=с{у/с{{, функция имеет разрывы первого рода

в точках а на функцию наложены ограничения вида

гДе УтыЩ > У^ахШ' кусочно-гладкие функции вида тогда при выполнении условия

У (1«

функционал (8) при наличии ограничений (9) может достигать экстремума в классе кусочно-гладких функций, которые в точках (Н-У,п) сиячкаи переходят от одного значения к другому, лишь на кривых, составленных из кусков границы допустимой области и кусков экстремалей, удовлетворяющих при уравнению Эйлера

Эта теорема позволяет решить поставленную оптимизационную задачу (5) - (6), которая с учетом интегрального условия (6) является изопериметрической. Уравнение Эйлера для промежуточной функции Лагранжа после преобразований получено в виде

п

дз

= , ¿е. и

д\V, """ " ¿V (12)

где множитель Лагранжа (постоянное число). Обозначим С=-3\о- с Учетом выражения (7) из (12) получим уравнение экстремалей в явном виде

V м- - ,ем , с '

± б |>/ (13)

Таким образом, на каждом временном интервале характеризуемом неизменными внешними условиями, скорость судна, обеспечивающая экстремум суммарного расхода топлива, является постоянной величиной, определяемой по выражению (13). Б моменты времени 'Ь-'Ъ^ при изменении внешних условий скорость судна должна быть изменена до нового значения в соответствии с выражением (13). Постоянная С определяется с использованием интегрального условия (6) и зависит от заданной среднерейсовой скорости судна, района плавания и времени года.

Оптимальные режимы совместной работы БД и ГД обеспечиваются разработанным способом регулирования мощности ГД, который защищен авторским свидетельством на изобретение. Он заключается в измерении текущих значений скорости судна и расхода топлива ГД, усреднении их в течение заданного периода времени и регулировании мощности ГД пропорционально раз-

ности постоянной С и отношения приращения расхода топлива ГД к приращении скорости судна.

Теоретическим и экспериментальным путем. доказана возможность квазистационарного подхода к оптимизации эксплуатационных режимов работы пропульсивного комплекса с ВД, позволяющего использовать предложенный способ оптимального регулирования мопщости на мало- и среднетоннажных судах.

Разработан алгоритм оптимального регулирования мощности ГД путем воздействия на настройку скоростного режима всере-жимного регулятора частоты ГД и соответствующее устройство, обеспечивающие оптимальное регулирование в зависимости от ветро-волновых условий по критерию минимального расхода топлива ГД при заданной среднерейсовой скорости судна. Разработанное устройство признано изобретением, и на него получено авторское свидетельство.

С использованием математической модели движения судна с ВД по заданному морскому пути выполнено моделирование оптимальных и квазиоптимальных режимов работы пропульсивного комплекса с БД. Оптимизация эксплуатационных режимов путем регулирования мощности ГД в зависимости от ветро-волновых условий при заданной среднерейсовой скорости судна позволяет получить дополнительную экономию топлива до 4 Имитационное моделирование рейса позволяет выбрать квазиоптимальный режим, наиболее близкий к оптимальному и проще реализуемый. Например, для сухогруза "Илья Сельвинский" рекомендован комбинированный режим, заключающийся в поддержании постоянной частоты вращения вала ГД при гидродинамически тяжелом гребном винте и постоянной скорости судна при его облегчении за счет работы парусов. Использование бортовой ЭВМ позволяет

выполнить по разработанным методикам и программам расчет рекомендуемых режимов в судовых условиях с учетом фактических параметров работы комплекса.

Результаты исследования, проведенного в седьмой главе, позволяют обеспечить оптимальные эксплуатационные режимы работы пропульсивного комплекса теплохода с ВД

В приложениях приведены: методика аппроксимации и результаты моделирования аэродинамических характеристик некоторых типов ВД; методика аналитического определения оптимального угла атаки ВД в частных случаях; обоснование алгоритма определения рабочего диапазона используемых скоростей и курсовых углов истинного ветра; тексты программ для ЭВМ; акты внедрения результатов исследований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В диссертации решена научная проблема разработки и теоретического обоснования методов повышения эффективности пропульсивных комплексов теплоходов с ВД при их проектировании и эксплуатации, которая имеет важное социально-экономическое и народно-хозяйственное значение. Впервые в системной постановке обобщены работы в области проектирования и эксплуатации судов-ветроходов, а также динамики и оптимизации режимов работы судовых пропульсивных комплексов, что позволило создать теоретические основы для исследования, оптимизации и автоматизации нового типа комбинированных судовых энергетических установок теплоходов с ВД.

2. Проведенные исследования показали, что единичные показатели аэродинамического совершенства не позволяют оценить

эффективность работы ВД в составе судового пропульсивного комплекса. Предложены обобщенные показатели эффективности ВД и метод их расчета, позволяющий обосновать рациональный выбор типа БД для установки на конкретном судне и решить ряд других прикладных задач. С использованием разработанного метода обоснована возможность эффективного применения ВД на сравнительна быстроходных судах.

3. Разработанные в диссертации математические модели и программное обеспечение для ЭВМ позволяют выполнить исследование переходных и установившихся режимов работы комплекса при прямолинейном движении, статистическое моделирование среднерейсовых показателей при движении судна по заданному маршруту, а также решать широкий круг задач, связанных с исследованием и прогнозированием технико-эксплуатационных характеристик теплоходов с ВД.

4. Предложенные решения в области автоматизации процессов управления ВД позволяют обеспечить высокую эксплуатационную эффективность их работы на судах. В работе обоснованы: необходимый объем функций и алгоритмы функционирования САУ ВД, методика определения программы управления углом атаки ВД и требуемой точности его поддержания, требования к характеристикам датчиков ветра и рекомендации по их установке на судне с учетом вертикального профиля ветра, технические средства автоматизации для дистанционного и автоматического управления ВД Разработанная в соответствии с обоснованными требованиями САУ ВД построена по принципу унификации на уровне функциональных модулей и имеет многоуровневую структуру, предусматривающую возможность работы системы в режимах дистанционного и автоматического управления и под суперви-

- 37 -

зорным управлением бортовой ЭВМ.

5. Проведенные исследования режимов совместной работы ГД, гребных винтов и ВД в составе гидромеханического про-пульсивного комплекса позволили определить характер и диапазоны изменения режимных показателей работы комплекса при различных внешних условиях и способах регулирования. С целью определения границ минимальной эксплуатационной мощности выполнен анализ экономичности и надежности главных судовых дизелей различных типов при длительной работе на режимах частичных нагрузок. На основании проведенных исследований разработаны рекомендации по проектированию и эксплуатации про-пульсивных комплексов теплоходов с ВД.

В. Оптимизация эксплуатационных режимов движения судна с ВД выполнена на двух иерархических уровнях. Для уровня "судоходная компания" получены аналитические и графические решения по определению оптимальной среднерейсовой скорости судна по различным критериям оптимальности. На уровне "судно" в качестве критерия оптимальности обоснован минимум суммарного расхода топлива на выполнение рейса при заданной среднерейсовой скорости судна. Для решения оптимизационной задачи, заключающейся в поиске минимума функционала в классе кусочно-гладких функций при наличии переменных ограничений на управление в виде двойных неравенств, доказана возможность применения классических методов вариационного исчисления. С их использованием получено выражение для определения оптимальной текущей скорости теплохода с ВД в зависимости от заданной среднерейсовой скорости судна и внешних условий. Для реализации оптимальных режимов разработаны способ и устройство оптимального регулирования мощности ГД на судах с

БД, которые защищены авторскими свидетельствами на изобретения. Моделирование режимов работы пропульсивных комплексов конкретных судов с БД позволяет принять решение о назначении квазиоптимальных эксплуатационных режимов.

7. Разработанные в диссертации теоретические основы и методы исследования пропульсивных комплексов теплоходов с БД соадаюг предпосылки для дальнейшего изучения возможностей использования на судах бесплатной и экологически чистой энергии ветра с целью перевода части тоннажа транспортного флота на вспомогательное ветродвижение.

Список опубликованных научных трудов, отображающих основные результаты диссертации.

Монография

1. Миюсов М.Б. Режимы работы и автоматизация про-пульсивного комплекса теплохода с ветродвижителями. - Одесса: Одесская государственная морская академия; ОКФА, 1996. -256 с.

Статьи в научных изданиях

2. Ыиюсов М. В. Особенности работы энергетической установки парусно-дизельного судна// Исследование, проектирование и постройка парусных судов: Сб. науч. тр. / НКИ. - Николаев, 1982.- С. 79-86.

3. Миюсов М. Е , Новокрещенцев А. А. Автоматизированное управление парусным вооружением транспортных судов// Исследование, проектирование и постройка парусных судов: Сб. науч. тр. / НКИ. - Николаев, 1982.- С. 86-93.

4. Кринецкий К И. , Миюсов М. В. Использование энергии ветра на судах со вспомогательным парусным вооружением//

Перспективные типы судов, мореходные и ледовые качества: Сб. науч. тр. / ЩШШ>. - Л.: Транспорт, 1985.- С. 109-114.

5. Ыиюсов М. В. Автоматическая оптимизация режимов работы транспортных судов// Разработка и моделирование в технических и социально-экономических проблемах освоения океана: Сб. науч. тр.- Владивосток: ДВПИ, 1985.- С. 38-40.

6. Ыиюсов М. В. Оптимизация проектных решений по эффективному использованию вспомогательного ветроэнергетического вооружения на судах// Перспективные типы морских транспортных судов: Сб. науч. тр./ ЦНИИМФ. - Л.: Транспорт, 1936.-С. 109-116.

7. Мшосов И. В. Оптимизация совместной работы главного двигателя и вспомогательной ветросиловой установки транспортного судна //Морской транспорт. Сер. Техническая эксплуатация флота. Экспресс-информация.- 1936. - Вып. 14 (634).-С. 12-22.

8. Миюсов М.В. Программа "Ветроход" для исследования режимов совместной работы главного судового двигателя и вспомогательного ветроэнергетического вооружения // Исследование, проектирование и постройка парусных судов: Сб. науч. тр. / НЖ- Николаев, 1936.- С. 45 - 51.

9. Ыиюсов М. Е , Еарбанец Р. А. Системы автоматизации судов японской постройки со вспомагательным парусным вооружением // Судостроение за рубежом.- 1988.- N 4 (256).-С. 12-24.

10. Кринецкий И. И. , Ыиюсов М. В. Использование имитационных моделей при решении задач оптимизации управления судовыми комплексами с ветросиловыми установками // Информационные системы на транспорте: Сб. науч. тр. / Ин-т кибернетики

- 40 -

АН УССР.- Киев, 1939.- С. 55-60.

11. Бендерук А. М. , Ыиюсов Ы. К Оптимизация пути транспортного судна с- ветродвижителями// Применение информационных систем на транспорте: Сб. науч. тр. / Ин-т кибернетики АН УССР. - Киев, 1990. - С. 81-87.

12. Ыиюсов М. В., Карпилов А.Ю. Результаты моделирования режимов работы пропульсивных комплексов судов типа "Инженер Белов" и "Кишинев" со вспомогательными ветородвижителями// Ветродвижение и ветроэнергетика транспортных судов. Сб. науч. тр. / ЦНИИМФ. - М.: Транспорт, 1991. - С. 96-101.

13. Ыиюсов Ы. В. , Бендерук А. К Алгоритм расчета траектории оптимального по расходу топлива пути транспортного судна с ветродвижителями // Ветродвижение и ветроэнергетика транспортных судов: Сб. науч. тр./ ЦНИШЕ. - X: Транспорт, 1991.- С. 31-36.

14. Мшосов М. Е. , Карпилов А. Е Модель динамики судового пропульсивного комплекса с ветродвижителями// Автоматизация судовых технических средств: Научн. техн. сб. - 1993. -Вып. 1.- Одесса: ОГЫА. - С. 63-72.

Авторские свидетельства

15. Ыиюсов М.Б. Способ регулирования мощности судовой дизельной установки. А. с. 1257264. - Опубл. в Б. И. - 1986. -N 34.

16. Ыиюсов М. В. , Михайлов С. А. , Нарпилов А. Ю. Устройство регулирования мощности главного судового двигателя. А. с. 1601025. - Опубл. ВБ.И.- 1990. - N 39.

Автореферат, депонированные и аннотированные в научных журналах статьи

17. Ыиюсов М. В. Оптимизация совместной работы главного

двигателя и вспомогательной ветросиловой установки транспортного судна: Автореф. дисс. ... канд. техн. наук. - Одесса: ОВИМУ, 1986.- 22 с.

18. Мигасов М. Е К вопросу оптимизации совместного использования вспомогательного ветроэнергетического вооружения и главного судового двигателя. Одес. высш. инж. мор. уч-ще. - Одесса, 1985. - 16 с. - Деп. в В/О "Шртехинформрекла-ма" 23.05.85, N 446 мф-В5Деп.

19. Миюсов НЕ Штод сравнительной оценки эффективности судовых ветроэнергетических установок различных типов. Одес. высш. инж. мор. уч-ще. - Одесса, 1985. - 12 с. - Деп. в В/О "Мортехинформреклама" 04.11.85, N 503 мф-85Деп.

20. Миюсов М. В. Способы автоматизации скоростных режимов судов с ветродвижителями: Информационный листок/ Украинская информационная корпорация "УКРНГИ". Одесский ЦНТ и ЭИ. - Одесса, 1995. - N 069-95. - 4 с.

21. Миюсов НЕ Устройство регулирования мощности судовой дизельной установки: Информационный листок/ Гос. комитет Украины по вопросам науки и технологий. Одесский ЦНТ и ЭИ. -Одесса, 1995.- N 194-95.- 5 с.

Таблица

Декларация личного вклада автора в работах, опубликованных в соавторстве

N Лоз. по списку Личный вклад в Вклад

п/п публикаций содержание в X

1 3 Разработка алгоритма управления жестким парусом 70

2 4 Методика расчета и анализ силовых и энергетических показателей ветродвижителей 80

3 9 Систематизация, анализ и обобщение публикаций 80

4 10 Обоснование принципов построения имитационных моделей 80

5 11 Обоснование критериев и методов оптимизации 40

6 12 Разработка математических моделей и программ для ЭЕЫ, анализ результатов . 70

7 13 Разработка алгоритма выбора оптимального пути 40

8 14 Разработка методов и математических моделей, обработка и анализ результатов 70

9 16 Структура регулятора и основные технические решения 33

Miyusov M.V. Modes of operation and automatic control of the motorship propulsive complex with wind-propulsors. Manuscript. Doctor of sciences (technology) dissertation, speciality 05.08.05 - Ship's power plants, Ukrainian State Maritime University, Nikolaev, 1995.

Presented the results of working out the theoretical fundamentals of research and optimization of operational modes of the combined motorship propulsive complex with wind-propulsors. Worked out the methods of increasing the effectiveness of the complex through the choice of the rational project decisions, the optimization of operational modes and automatic control. On the research results published 1 monograph and 20 scientific works (including 2 author's certificates) .

Миюсов M. В. Режимы работы и автоматизация пропульсивно-го комплекса теплохода с ветродвижителями. Диссертация (рукопись) на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.03. 05 - Судовые энергетические установки, Украинский государственный морской технический университет, Николаев, 1996.

Цредсгавлены результаты разработки теоретических основ исследования и оптимизации режимов работы комбинированного пропульсивного комплекса теплохода с ветродвижителями. Разработаны методы повышения эффективности комплекса путем выбора рациональных проектных решений, оптимизации эксплуатационных режимов работы и автоматизации процессов управления. По результатам исследований опубликованы 1 монография и 20 научных работ (в том числе 2 авторских свидетельства).

Ключевые слова: судовые энергетические установки, вет-родвижители, математическое моделирование, оптимизация, автоматизация.