Статья

Название статьи АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ВАРИАЦИЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДВИЖИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ НА ТОЧНОСТЬ РАСЧЕТА ДАЛЬНОСТИ ХОДА АВТОНОМНОГО НЕОБИТАЕМОГО ПОДВОДНОГО АППАРАТА
Автор В.В. Костенко, Д.Н. Михайлов
Рубрика РАЗДЕЛ II. МОРСКАЯ РОБОТОТЕХНИКА
Месяц, год 01, 2016
Индекс УДК 629.127
DOI
Аннотация Приведены результаты исследований, направленных на улучшение тактико-технических характеристик автономных необитаемых подводных аппаратов за счет более точного определения дальности хода и времени автономной работы на этапе технического проектирования изделия. Известна расчетная методика, позволяющая определять параметры автономности автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА) при допущениях о постоянстве коэффициентов полезного действия (КПД) гребного электропривода и гребного винта. На практике КПД гребного винта неизменного шага будет зависеть от частоты вращения и скорости хода АНПА относительно воды. При этом эффективность гребного электропривода также не постоянна и зависит от частоты вращения и момента нагрузки на валу. Целью настоящей статьи является разработка методики уточненного расчета автономности подводного аппарата, учитывающей изменение коэффициентов полезного действия компонентов движителя во всем диапазоне скоростей хода. Для этого проведена оценка гидродинамического сопротивления АНПА, определены параметры гребного винта неизменного шага маршевого движителя, получены в ходе нагрузочных испытаний экспериментальные характеристики электропривода маршевого движителя и рассчитаны параметры автономности работы АНПА. Сравнительный анализ разных подходов к расчету параметров автономности проведен на примере экспериментального образца малогабаритного необитаемого подводного аппарата, разработанного ИПМТ ДВО РАН. В результате работы разработана методика расчета, позволяющая более точно определять время автономной работы и дальности хода АНПА. Выявлены значения погрешностей упрощенного расчета дальности хода и времени автономности аппарата.

Скачать в PDF

Ключевые слова Автономный необитаемый подводный аппарат; дальность хода; время автономности энергоемкость автономного источника питания; скорость экономного хода; гребной электропривод; гидродинамические характеристики АНПА; движительно-рулевой комплекс; коэффициент полезного действия, погрешность расчета параметров автономности.
Библиографический список 1. Костенко В.В., Михайлов Д.Н. Определение параметров энергосиловой установки автономного необитаемого подводного аппарата по заданной дальности хода // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2013. – № 3 (140). – С. 70-73.
2. Агеев М.Д., Киселев Л.В., Матвиенко Ю.В. и др. Автономные подводные роботы: системы и технологии / под общ. ред. М.Д. Агеева. – М.: Наука, 2005. – 398 с.
3. Киселев Л.В., Багницкий А.В. О точности идентификации гидродинамических характеристик автономного подводного робота // Подводные исследования и робототехника. – 2015. – № 1 (19). – С. 33-39.
4. Киселев Л.В., Медведев А.В. О параметрических соотношениях гидродинамики и устойчивости движения автономного подводного робота // Подводные исследования и робототехника. – 2013. – № 1 (15). – С. 17-22.
5. Киселев Л.В., Медведев А.В. Сравнительный анализ и оптимизация динамических свойств автономных подводных роботов различных проектов и конфигураций // Подводные исследования и робототехника. – 2012. – № 1 (13). – С. 24-35.
6. Ястребов В.С., Горлов А.А., Симинский В.В. Электроэнергетические установки подводных аппаратов. – Л.: Судостроение, 1986. – 208 с.
7. Daidola J.C, Johnson F.M (1992). Propeller Selection and Optimization Program. Manual for the Society of Naval Architects and Marine.
8. Yoerger D.R., Slotine J.E. The Influence of Thruster Dynamics on Underwater Vehicle Behavior and Their Incorporation Into Control System Design // IEEE Journal of Oceanic Engineering. – 1990. – Vol. 15, No. 3. – P. 167-178.
9. Whitcomb L.L., Yoerger D.R. Preliminary Experiments in Model-Based Thruster Control for Underwater Vehicle Position // IEEE Journal of Oceanic Engineering. – 1999. – Vol. 20, No. 20. – P. 1-14.
10. Kim J., Chung W.K. Accurate and practical thruster modeling for underwater vehicles // Journal of Ocean Engineering. – 2006. – Vol. 33. – P. 566-586.
11. Fossen T.I., Blanc M. Nonlinear Output Feedback Control of Underwater Vehicle Propellers Using Feedback Form Estimated Axial Flow Velosity // IEEE Journal of oceanic Engineering. – 2000. – Vol. 25, No. 2. – P. 241-255.
12. Allotta B., Pugi L., Bartolini F., Ridolfi A., Costanzi R., Monni N., Gelli J. Preliminary design and fast prototyping of an Autonomous Underwater Vehicle propulsion system // Proc. IMechE. Part M: / Engineering for the Maritime Environment 20IX. – 2013. –Vol XX(X). – P. 1-25.
13. Healey A.J., Rock S.M., Cody S., Miles D., Brown J.P. Toward an Improved Understanding of Thruster Dynamics for Underwater Vehicles // IEEE Journal of oceanic Engineering. – 1995. – Vol. 20, No. 4. – P.354-361.
14. Phillips A.B. Comparison of CFD Simulations and In-service Data for the Self Propelled Performance of an Autonomous Underwater Vehicle // 27th Symposium on Naval Hydrodynamics Seoul, Korea, 5-10 October 2008.
15. Bradley A.M., Feezor M.D., Singh H., Sorrell F.Y. Power Systems for Autonomous Underwater Vehicles // IEEE Journal of oceanic Engineering. – 2001. – Vol. 26, No. 4. – P. 526-538.
16. Phillips A.B., Turnock S.R., Furlohg M. The Use of Computational Fluid Dynamics to Aid Cost-Effective Hydrodynamics Design of Autonomous Underwater Vehicles // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part M: Journal of Engineering for the Maritime Environment. – 2010. – P. 239-254.
17. Горнак В.Е., Костенко В.В. Расчетно-экспериментальная методика определения эксплуатационных характеристик гребного электропривода подводного аппарата // Подводные исследования и робототехника. – 2007. – № 2 (4). – С. 30-33.
18. Костенко В.В., Михайлов Д.Н., Найденко Н.А. Аппаратно-программные средства идентификации характеристик движителя подводного аппарата // Материалы восьмой научно-практической конференции «Перспективные системы и задачи управления». – Таганрог, 2013. – С. 63-70.
19. Костенко В.В., Михайлов Д.Н., Найденко Н.А. Определение параметров гребного электропривода по результатам нагрузочных и бассейновых испытаний // Материалы 5-й научно-технической конференции «Технические проблемы освоения мирового океана», Владивосток, 30 сентября – 4 октября 2013. – C. 389-395. – ISBN 978-5-8044-1409-3.
20. Костенко В.В., Михайлов Д.Н. Зависимость параметров автономности подводного аппарата от энергоемкости аккумуляторной батареи // Материалы 6-й научно-технической конференции «Технические проблемы освоения мирового океана», Владивосток, 28 сентября – 2 октября 2015. – C. 97-100. – ISBN 978-5-8044-1363-2.

Comments are closed.