По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 629.124

Цифровые двойники судовых пропульсивных комплексов

Шульга Р. Н. канд. техн. наук, ВЭИ – филиал ФГУП «РФЯЦ – ВНИИТФ им. акад. Е. И. Забабахина», г. Москва

Выполнен анализ и приведены уравнения модели традиционного судового пропульсивного комплекса (ПК) на основе формирования САПР с использованием библиотек программ для различных судов. Для нетрадиционного ПК с использованием воздушной смазки типа ALS (air lubrication system), снижающей сопротивление судна, приведена структура модели и библиотека ее элементов. Эти элементы включают: двигатель, корпус судна и гребной винт, систему распределения воздуха, трубопроводы и систему управления. Приведены результаты моделирования динамики интегрированной системы, которая может быть использована для формирования цифрового двойника нетрадиционного ПК водоизмещающего судна.

Литература:

1. Шульга Р.Н. 3D-модели и цифровые двойники в электроэнергетике // Энергоэксперт. – 2021. – № 4 (80). – С. 22–27.

2. Шульга Р.Н. Тяговые характеристики судового электропривода // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – 2022. – № 1. – С. 28–39.

3. Шульга Р.Н. Тяговые характеристики винторулевых колонок и водометов // В портфеле редакции журнала «Электрооборудование: эксплуатация и ремонт».

4. Шульга Р.Н. Пропульсивный комплекс ледокола и судов ледового класса // В портфеле редакции журнала «Электрооборудование: эксплуатация и ремонт».

5. Шульга Р.Н. Привода судов с воздушной подушкой и с кавернами // В портфеле редакции журнала «Электрооборудование: эксплуатация и ремонт».

6. Иванченко А.А., Шишкин В.А., Окунев В.Н. Обзор опыта совершенствования конструкции и применения движительных систем в современном судостроении // Вестник ГУМРФ им. С.О. Макарова. – 2016. – № 4 (28). – С. 156–173.

7. Шульга Р.Н., Петров А.Ю., Хренников А.Ю. Энергетические платформы с использованием цифровых модульных подстанций и энергоблоков // Энергия единой сети. – 2020. – № 3 (52), июль-август. – С. 18–28.

8. Шульга Р.Н. Применение распределенного электродвижения с использованием винторулевых колонок // Энергоэффективность и водоподготовка. – 2020. – № 4 (126). – С. 56–64.

9. Сахновский Б.М. Модели судов новых типов. – М.: Судостроение, 1987.

10. Шульга Р.Н., Смирнова Т.С. Использование судовой энергетики для жизнеобеспечения арктических объектов // Российская Арктика. – 2020. – № 1. – С. 13–26.

11. Report of the performance committee ITTC. – 1978.

12. Цуренко Ю.И. Автоматизация проектирования пропульсивного комплекса: учеб. пособие // Филиал Севмашвтуз. – Северодвинск, 2009. – 112 с.

13. Stefanatos I., Zymaris A., et al., Assessment of LNG Carriers Electric Propulsion Configuration via Process Modelling // Proc. of the CIMAC Congress, Paper. – 2016. – N 177.

14. SimInTech website. – http://simintech. ru/?page_id=398 (дата обращения: 2018).

15. Bondarenko O., Fukuda T. Consideration of Propulsion Engine Operation in Combination with Ship Hull Air Lubrication // Far Eastern Federal University: School of Engineering Bulletin. – 2015. – Vol. 1. – Pp. 22–31.

16. Bondarenko O., Kashiwagi M. Dynamic Behaviour of Ship Propulsion Plant in Actual Seas // Journal of the Japan Institute of Marine Engineers. – 2010. – Vol. 45. – Pp. 76–80.

17. Theotokos G.P. A Comparative Study on Mean Value Engine Modeling of Two-Stroke Marine Diesel Engine // In Proc.: The 2nd International Conference on Maritime and Naval Science and Engineering. – 2009.

18. Bondarenko O., Fukuda T., et al. Development of Diesel Engine Simulator for Use with Self-Propulsion Model // Journal of the Japan Institute of Marine Engineers. – 2013. – Vol. 48. – Pp. 98–105.

19. Fukuda T., Bondarenko O. Combination of Propulsion Engine with Air Lubrication System for Ultimate Ship Efficiency // Journal of the Japan Institute of Marine Engineers. – 2018. – Vol. 53. – N 3 (to be published).

20. Фукуда Т., Бондаренко О. Интегральная оценка пропульсивной установки судна с помощью моделирования. – URL: http://www. habr.com

Проблема формирования цифровых двойников (ЦД) судовых пропульсивных комплексов (ПК) весьма актуальна и связана с широким судовым строительством на основе новых технологий и оптимизации затрат. Последние обусловлены не только совершенствованием судового привода, но и радикальным снижением сопротивления судна. Для судов малого водоизмещения таким способом является использование воздушной подушки, а для крупных судов применение воздушной смазки корпуса судна. В [5] сопоставляются две близкие технологии воздушной смазки: отечественная с использованием каверн и зарубежная типа ALS (air lubrication system), которые снижают сопротивление корпуса судна за счет пузырьков воздуха, подаваемых под днище.

Методология формирования ЦД представлена в [1] на основе разработки физических моделей, а затем САПР с применением искусственного интеллекта и нейронных сетей. В [2–5] сформированы модели ПК судов разного типа. Библиография [6–10] посвящена вопросам моделирования и энергообеспечения ПК. Вопросы разработки САПР традиционных ПК освещены в [11, 12], а в [13–20] анализируются вопросы моделирования и динамики нетрадиционных судовых ПК.

Целью статьи является анализ и сопоставление моделей традиционного и нетрадиционного ПК (с использованием технологии ALS), которые могут являться основой формирования ЦД судовых ПК.

Наряду с качественным расчетом и моделированием пропульсивного комплекса (ПК) в настоящее время получило широкое распространение ее автоматическое проектирование с использованием САПР.

Использование комплекса программ TRIBON HYDRO (HYDRO) позволяет определить для судна заданного типа и водоизмещения сопротивление RT, коэффициенты взаимодействия, а также характеристики гребного винта (ГВ) при каждом из значений скорости, используя коэффициент упора КТ и относительной поступи J в виде отношения КТ /J. Определив J и коэффициент момента в открытой воде KQO при каждом значении скорости судна, получают N – число оборотов ГВ, об./мин. и мощность на валу PS.

Для Цитирования:
Шульга Р. Н., Цифровые двойники судовых пропульсивных комплексов. Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2023;4.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: