Статья

Название статьи ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ДВИЖИТЕЛЕЙ МОРСКИХ РОБОТОВ
Автор В. О. Борусевич, А. Ю. Яковлев
Рубрика РАЗДЕЛ III. СИСТЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ, ПРИВОДНАЯ И ДАТЧИКОВАЯ АППАРАТУРА
Месяц, год 01, 2018
Индекс УДК 629.5
DOI
Аннотация Движители являются неотъемлемым элементом морских роботов (МР), а их характеристики в значительной степени определяют алгоритмы управления МР. С этой позиции важно правильно выбирать тип движителей, оптимизировать их в комплексе для достижения наилучших характеристик и учитывать специфические закономерности работы движителей. В работе анализируются особенности движителей морских роботов (ДМР), оценивается актуальность их использования для различных задач. В работе рассмотрены движители с открытыми гребными винтами (ГВ), ГВ в насадке, ГВ в трубе. Приведен анализ эффективности этих движителей на различных режимах работы, в том числе в условиях скоса потока. Показано, что современные методы проектирования и оптимизации движителей позволяют существенно улучшить их характеристики, по сравнению с используемыми на МР в настоящее время. В частности, использование оптимизированных типов движителей позволит повысить их тягу на швартовном режиме в 1,5 раза. Дополнительное увеличение тяги и КПД движителей возможно за счет энергосберегающих устройств. В работе сопоставлены несколько типов подобных устройств на примере ГВ в трубе. Приведены примеры движителей с дополнительными неподвижными лопастными системами, соосными ГВ и движителя с концевым приводом ГВ (RIM-драйвер). В частности показано, что применение RIM-драйвера в рассмотренном примере привело к увеличению тяги на 17 %. Отдельно рассмотрены вопросы взаимодействия движителя с двигателем и шумности движителей. Взаимодействие движителя с двигателем рассмотрено для двух вариантов работы двигателя: при сохранении неизменной мощности или постоянного момента на валу при изменении оборотов двигателя. Показано, что отклонение режима работы движителя от проектного может приводить к рассогласованию работы двигателя и движителя, что чревато существенными потерями тяги. По результатам исследования делаются выводы: о необходимости проектирования движителей МР с использованием современных методик и целесообразности разработки типорядов движителей различной мощности для применения на МР.

Скачать в PDF

Ключевые слова Движители; морские роботы; проектирование; оптимизация; гребные винты; гребные винты в насадке; rim-движитель; энергосберегающие устройства; двигатель.
Библиографический список 1. Дмитриев А.Н. Проектирование подводных аппаратов. – Л.: Судостроение, 1978. – 235 с.
2. Боженов Ю.А., Борков А.П., Гаврилов В.И. и др., Самоходные необитаемые подводные аппараты / под общей ред. И.Б. Иконникова – Л.: Судостроение, 1986. – 254 c.
3. Яковлев А.Ю., Маринич Н.В., Шевцов С.П. Направления и способы гидродинамического совершенствования движительных комплексов подводных аппаратов и роботов // Материалы XV Всероссийской научно-технической конференции "Современные методы и средства океанологических исследований" (МСОИ-2017). Москва 16-18 мая 2017 г.
– C. 202-205.
4. Борусевич В.О., Яковлев А.Ю. Перспективы применения опыта проектирования судовых движителей для задач морской робототехники // International Conference on Marine Robotics in Ocean Exploration, MarineRobotics2017, October 9-11 – Saint-Petersburg – Russia.
5. Бочаров Л.Ю. Характеристика зарубежных технологий создания кольцевых электродвигателей-движителей для необитаемых подводных аппаратов и кораблей // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. – 2014. – T. 7, № 2. – С. 86-90.
6. Артюшков Л.С., Ачкинадзе А.Ш., Русецкий А.А. Судовые движители. – Л.: Судостроение, 1988. – 245 c.
7. Alexey Yu. Yakovlev, Anna G. Lobova, Nikolay Vl. Marinich, The Method of flowing surface optimization based on BEM calculation and its practical application // 10th International Conference on Hydrodynamics ICHD’2012, St. Petersburg – Russia. – October 1-4 2012. – P. 25-32.
8. Yakovlev A.Yu., Calculation of propulsion pod characteristics in off-design operating conditions // Proceedings of the First international symposium on marine propulsors. SMP’09, Royal Garden Hotel – Trondheim – Norway - 22–24 June 2009.
9. Palmer A., Hearn G.E., Stevenson P. Experimental Testing of an Autonomous Underwater Vehicle with Tunnel Thrusters // Proceedings of the First International Symposium on Marine Propulsors SMP’09, Trondheim – Norway - June 2009.
10. Афремов А.Ш., Мартиросов Г.Г., Немзер А.И., Русецкий А.А., Сергеев В.В., Шевцов С.П., Яковлев А.Ю. Средства активного управления судами: монография / под общ. ред. д.т.н., проф. А.А. Русецкого. – СПб.: ФГУП "Крыловский государственный научный центр", 2016. – 182 c.
11. Шевцов С.П. Исследование гидродинамических характеристик подруливающего устройства типа «винт в трубе». Уточнение методики проектирования этих устройств, включая установки большой мощности: Автореф. дисс. … канд. техн. наук. – СПб., 2014.
12. Брусиловский И.В. Аэродинамический расчет осевых компрессоров. – М.: Машиностроение, 1986. – 288 c.
13. Яковлев А.Ю., Соколов М.А., Маринич Н.В. Численное проектирование и экспериментальная проверка подруливающего устройства с кольцевым приводом // Труды Крыловского государственного научного центра. – 2013. – T. 73 (357). – C. 17-32.
14. Бушковский В.А., Яковлев А.Ю., Маринич Н.В. Водометный двигательно-движительный комплекс. Патент на изобретение №2585207. Приоритет от 22.12.14. Дата регистрации 29.04.16.
15. Справочник по теории корабля / под ред. Я.И. Войткунского. В 3 т. – Л.: Судостроение, 1985.
16. Левковский Ю.Л. Шум гребных винтов. – СПб.: ФГУП «ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова», 2005.
17. Borusevich V.О., Pustoshny А.V., Bushkovsky V.А., Yakovlev А.Yu. Capabilities of analytical/experimental investigations and prediction of propeller acoustic performance // Proceedings NSN'2015, July 2 - 3 2015 - St.-Petersburg – Russia. – P. 65-74.
18. Moukhin A.B., Borusevich V.О., Yakovlev А.Yu. Design of high-skew (asymmetric) propellers // Proceedings of NSN'2017, St.-Petersburg - 29-30 June 2017.
19. Яковлев А.Ю., Колосова Е.А., Софьина Л.Ю. Численное исследование гидродинамических характеристик движителей, обусловленных маневрированием судна в условиях воздействия природных факторов // International Conference on Naval Architecture and Ocean Engineering NAOE 2016, С.-Петербург 6-8 июня 2016 г.
20. Вельтищев В.В., Анализ влияния скошенного потока на рабочие характеристики движителей необитаемых подводных аппаратов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». – 2010. – C. 97-106.
21. Полтавец П.А., Капранцев С.В., Чичерин И.А., Андреев В.А., Результаты испытаний макета винто-рулевой колонки при различных углах ее поворота // Труды Крыловского государственного научного центра. – 2015. – T. 90 (374). – C. 103-108.

Comments are closed.