Найти

Результаты поиска

• ОРГАНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ГИБРИДНОЙ СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ АВТОНОМНОГО НЕОБИТАЕМОГО ПОДВОДНОГО АППАРАТА

  Н. К. Киселев , Л. А. Мартынова , И. В. Пашкевич

  2021-04-04

  Аннотация ▼

  Целью исследования является организации электросети гибридной системы энерго-
  обеспечения автономного необитаемого подводного аппарата, способного двигаться в
  широком диапазоне скоростей. Необходимость движения автономного необитаемого под-
  водного аппарата в широком диапазоне скоростей требует применения разнородных ис-
  точников электроэнергии, работающих на различных физических принципах – аккумуля-
  торных батарей и электрохимических генераторов, использующих реагенты из хранилища
  реагентов. Кроме того, для обеспечения потребителей электроэнергией с требуемыми
  параметрами (токами, напряжениями, объемами электроэнергии) необходимо применения
  дополнительных распределительных щитов, преобразователей напряжения, защитно-
  коммутационной аппаратуры, ключей. Использование дополнительного оборудования в
  электросети позволяет гибко конфигурировать электросеть с целью формирования энер-
  гии в объеме, согласованном с объемом потребляемой электроэнергии. С другой стороны,
  дополнительное оборудование вызывает потери электроэнергии в сети, и, соответствен-
  но, дополнительной электроэнергии. В связи с этим задача определения варианта органи-
  зации электросети, при котором потери электроэнергии были бы минимальными, является
  актуальной. Для решения указанной задачи проанализированы особенности использования
  дополнительного оборудования в электросети, проанализировано потребление электро-
  энергии автономным необитаемым подводным аппаратом на различных этапах выполне-
  ния аппаратом маршрутного задания, определены минимальные и максимальные объемы
  потребления при движении автономного необитаемого подводного аппарата в различных
  скоростных режимах. Это позволило определить степень задействования разнородных
  источников электроэнергии в процессе выполнения маршрутного задания. По результатам
  анализа были сформированы альтернативные варианты электросети. Для выбора вариан-
  та организации, обеспечивающего минимальные потери электроэнергии, был сформирован
  целевой граф влияния потерь на отдельных устройствах электросети – на потери всей
  электросети, и с использованием метода распространения меток получены количествен-
  ные оценки каждого из альтернативных вариантов. Поучение количественных оценок позволило определить вариант организации электросети, обеспечивающей минимизацию потерь. Это позволяет, в сою очередь, сформулировать требования к функционированию
  элементов гибридной системы энергообеспечения, разработать алгоритмы управления.
  В целом полученный результат позволяет минимизировать расход энергоресурса в процес-
  се движения автономного необитаемого подводного аппарата на всем протяжении вы-
  полнения маршрутного задания.

• МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ГИБРИДНОЙ СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ В СОСТАВЕ СТЕНДА ОТЛАДКИ И СОПРОВОЖДЕНИЯ АНПА

  Н.К. Киселев, Л. А. Мартынова, И. В. Пашкевич

  2020-07-10

  Аннотация ▼

  Целью исследований является разработка комплекса математических моделей, обес-печивающих исходными данными математическую модель работы гибридной системы энер-гообеспечения для последующего встраивания в стенд отладки и сопровождения. Работа является развитием опубликованной ранее математической модели функционирования гиб-ридной системы энергообеспечения автономного необитаемого подводного аппарата. В ра-боте по результатам анализа целей и задач моделирования разработаны математические модели источников электроэнергии – аккумуляторной батареи и электрохимического гене-ратора. Поскольку управления параметрами работы аккумуляторной батареи и электрохи-мического генератора зависит от параметров движения аппарата, то дополнительно были разработаны математические модели маршевого движителя и интегрированной системы управления аппарата. Внешние условия функционирования аппарата и маршрутное задание задавались в специально разработанном имитаторе тактической обстановки. На основе теории интегрированного иерархического моделирования с изменяемым разрешением была определена наиболее целесообразная степень детализации разрабатываемых математиче-ских моделей. Ввиду необходимости учета неравномерности обдува газами топливных эле-ментов в электрохимическом генераторе математическая модель основана на решении не-линейной системы уравнений, включающей в себя уравнение Навье-Стокса, уравнения сохра-нения импульса, энергии и заряда. При разработке математической модели аккумуляторной батареи была учтена неравномерность заряда отдельных аккумуляторов; математическая модель учитывала параметры отдельных аккумуляторов по данным их изготовителя. Ре-зультатами моделирования явились зарядно-разрядные характеристики аккумуляторной батареи. В математической модели основного потребителя электроэнергии - маршевого движителя - реализована зависимость создаваемой тяги от требуемой скорости движения аппарата, что позволило получать объем электроэнергии, потребляемой маршевым движи-телем. В математической модели интегрированной системы управления в зависимости от текущего положения аппарата реализованы регуляторы движения для формирования управления элементами движительной системы, обеспечивающие типовые режимы ма-неврирования аппарата. Кроме того, реализовано управление параметрами функциониро-вания гибридной системой энергообеспечения - переключение источников электроэнергии, переключение процессов заряда аккумуляторной батареи. В математической модели ими-татора тактической обстановки реализованы возможности задания маршрута и внешнихусловий. Кроме того, реализована модель движения аппарата с учетом действующих на аппарат сил и моментов. Разработанный комплекс математических моделей, обеспечи-вающий данными математическую модель функционирования гибридной системы энерго-обеспечения, может быть использован в составе стенда отладки и сопровождения авто-номного необитаемого подводного аппарата.