Содержание к диссертации
лист
ВВЕДЕНИЕ 9
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 17
ГЛАВА I, АНАЛИЗ СОСТОЯНИЙ И УСЛОВИЙ
ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДОВ ПРИЕМО-СДАТОЧНЫХ
ИСПЫТАНИЙ W СУДОВ С ВРШ - 22
ГДУ судов с ВРШ. гз
Методы приемо-сдаточных испытаний ГДУ судов
с ВРШ. 27
Методы определения эффективной мощности главных ДВС судов с ВРШ. 39
Условия испытаний основных элементов ГДУ судна на акватории верфи и основные факторы, влияющие на изменение режима спецификационной нагрузки ГДУ. 46
Методы исследования влияния условий испытаний
на режимы работы основных элементов ГДУ судна. 53
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ' 60
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЫТНЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ
ЗНАЧЕНИЙ ОСНОВНЫХ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ: ПАРАМЕТРОВ ГРУШ
ОДНОТИПНЫХ ГЛАВНЫХ ДВС СУДОВ С ВРШ 63
2Л. Теоретическое обоснование вероятностной модели
распределения случайных значений основных теплотехни
ческих параметров групп однотипных ДВС. 63
2.2. Программа и методика проведения натурных
экспериментов, 74
2.3, Методика обработки данных экспериментальных
исследований. 8j
.4. Результаты экспериментальных исследований
опытных распределений значений оеновных теплотехнических параметров групп однотипных судовых ДВС.
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 3, ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО РШМА НА АКВАТОРИИ ВЕРШ НА РАБОТУ КОМПЛЕКСА "ГРЕБНОЙ ВИНТ-ГЛАВНЫЙ "ДВИГАТЕЛЬ" В ПРОЦЕССЕ ИСПЫТАНИЙ ГДУ СУДНА НА ШВАРТОВАХ
3.1, Анализ гидрологического режима на акваториях
верфей,
3.2. Исследование влияния косого натекания потока
под углом до 30 на момент на валу гребного винта.
3,3» Исследование влияния натекания потока на момент на валу гребного винта при круговой обдувке.
3.4. Исследование влияния изменения величины момента сопротивления вращению гребного винта на изменение величины момента на валу отбора мощности главного двигателя.
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 4, ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕЙСТВИЙ НА ОГРАНИЧИВАЮЩИЕ ПОВЕРХНОСТИ АКВАТОРИЙ ВЕРФИ ПОТОКА, ОТБРАСЫВАЕМОГО СУДОВЫМ ГРЕБНЫМ ВИНТОМ, РАБОТЯЩИЙ НА ШВАРТОВНОМ РЕЖИМЕ
Анализ геологического строения дна на акваториях верфей.
Исследование достоверности определения нераз-мывающей скорости потока для грунта дна акватории верфи.
Исследование факторов, влияющих на достоверность определения осевых вызванных скоростей в потоке,
отбрасываемом судовым гребным винтом, работающим на
швартовном режиме, в расчетах размывающего действия
потока на грунт дна акватории верфи» 67
4.4, Исследование влияния ограничивающих поверхностей и течений на акватории верфи на поток, отбрасываемый судовым гребньм винтом, работающим на швартовном режиме, 185
ВЫВОДЫ 197
ПАВА 5. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА МЕТОДОВ, ОБЕСПЕЧЙВАЩИХ ДОСТОВЕРНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОВЕДЕНИЯ ИМИТАЦИОННЫХ ИСПЫТАНИЙ ГДУ СУДОВ С ВРШ 200
5.1. Разработка вероятностно-статистического
метода определения эффективной мощности ДВС. 200
Разработка метода, обеспечивающего стабильную загрузку ГД судов при воздействии течений на акватории на ВРШ, 209
Разработка метода расчета размывающего действия на дно акватории верфи потока, отбрасываемого судовым гребным винтом. 2Ї2
ВЫВОДЫ . 221
ГЛАВА б. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВАРИАЦИЙ ОПЫТНЫХ
РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ЗНАЧЕНИЙ ОСНОВНЫХ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ ДВС И УГЛА, ПОВОРОТА ЛОПАСТЕЙ ВРШ НА
ДОСТОВЕРНОСТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЙ ЗАГРУЗКИ (ЭФФЕКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ) ГД СУДОВ " 223
6.1, Влияние вариаций опытных распределений зна
чений на достоверность определения эффективной мощ
ности ДВС по расходу топлива, 22
6.2. Влияние вариаций опытных распределений зна
чений на достоверность определения эффективной М0Щ-
ности ДВС по среднему индикаторному давлению в цилиндрах.
Влияние вариаций опытных распределений значений на достоверность определения эффективной мощности ДВС по среднему во времени давлению в цилиндрах
Влияние вариаций опытных распределений значений на достоверность определения загрузки ГД судов по углу поворота лопастей ВРШ.
Влияние вариаций опытных распределений значений частоты вращения ротора турбокомпрессора, давления наддувочного воздуха после охладителя, максимального давления сгорания и температуры выпускных газов на выходе из цилиндров на достоверность определения эффективной мощности ДВС наиболее часто используемыми на судах методами,
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 7. ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ КОМПЛЕКСА МЕТОДОВ, ОБЕСПЕЧИВАЩИХ ДОСТОВЕРНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОВЕДЕНИЯ ИМИТАЦИОННЫХ ИСПЫТАНИЙ ГДУ СУДОВ С ВРШ.
Внедрение в производство вероятностно-статистического метода определения эффективной мощности ДВС,
Внедрение в производство метода, обеспечивающего стабильную загрузку ГД судна при воздействии течений на акватории на .ВРШ.
Внедрение в производство метода расчета размывающего действия на дно акватории верфи потока, отбрасываемого судовым гребным винтом,
Технико-экономическая эффективность от
внедрения результатов исследований по обеспечению
имитационных испытаний ГДУ судов с ЕРШ. 266
ВЫВОДЫ 282
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 284
ЛИТЕРАТУРА 294
ПРИЛОЖЕНИЕ I. Авторское свидетельство 1809350 СССР
на изобретение "Способ определения загрузки двигателя
внутреннего сгорания1!. 324
ПРИЛОЖЕНИЕ 2, Справка Мурманской инспекции
Морского Регистра Судоходства РФ о результатах
внедрения имитационного метода испытаний ГСЭУ рыболовных
траулеров с ВРШ при очередном освидетельствовании
Регистром в 1989-1995 годах. 331
ПРИЛОЖЕНИЕ 3, Справка ордена Октябрьской Революции
АО "Мурманская судоверфь" о результатах внедрения
имитационного метода испытаний ГСЭУ рыболовных
траулеров после ремонта в I99G-I995 годах, 334
ПРИЛОЖЕНИЕ 4, Справка ордена Октябрьской Революции
АО "Мурманский траловый флот" о результатах внедрения
имитационного метода испытаний ГСЭУ рыболовных трау
леров с ВРШ после ремонта и освидетельствования
Регистром Судоходства РФ в 1990-1995 годах. 337
JlJi
ПРИЛОЖЕНИЕ 5, Справка ордена Ленина Мурманского морского рыбного порта о результатах внедрения имитационного метода испытаний ГСЭУ БЩ проекта 498 после ремонта и освидетельствования Регистром судоходства РФ в 1990-1995 годах.
ПРИЛОЖЕНИЕ б. Справка АО "Судоремонтный завод №1" г.Мурманска о результатах внедрения в производство
имитационного метода ..испытаний .ГСЭУ рыболовных траулеров
после ремонта в 1990-1995 годах. 341
ПРИЛОЖЕНИЕ 7, Справка АО "Судоремонтный завод № 2"
г,Мурманска о результатах внедрения в производство
имитационного метода испытаний ГСЭУ рыболовных трау
леров проекта 502 (всех модификаций) с ВРШ после
ремонта в 1990-1995 годах. 343
ПРИЛОЖЕНИЕ 8. Справка АО "Мурманрыбпром" о
результатах внедрения имитационного метода испытаний
ГСЭУ рыболовных траулеров с ВРШ после ремонта и
освидетельствования Регистром Судоходства РФ
в 1990-1995 годах, 345
ПРИЛОЖЕНИЕ 9, Справка ГП "Севрыбпромразведка"
о результатах внедрения имитационного метода
испытаний ГСЭУ раболовных траулеров с ВРШ после
ремонта и освидетельствования Регистром Судоходства РФ
в 1990-1995 годах. 347
ПРИЛОЖЕНИЕ 10. Справка Мурманского рыбакколхозеоюза
о результатах внедрения имитационного метода испытаний
ГСЭУ рыболовных траулеров с ВРШ после ремонта и
освидетельствования Регистром Судоходства РФ
в 1990-1995 годах. 349
ПРИЛОЖЕНИЕ П. Справка Мурманской межколхозной
базы промыслового флота Архангельского рыбакколхоз
еоюза о результатах внедрения имитационного метода
испытаний ГСЭУ СР'ГМ проекта 502 (всех модификаций)
с ВРШ после ремонта и освидетельствования Регистром
Судоходства РФ в 1990-1995 годах. 351
ПРИЛОЖЕНИЕ 12. Справка АО "Карелрыбфлот" о результатах внедрения имитационного метода испытаний
ГСЭУ рыболовных траулеров с ВРШ после ремонта
и освидетельствования Регистром Судоходства Ш
в 1990-1995 годах. 353
Введение к работе
В настоящее время большое внимание обращается на ускорение научно-технического прогресса во всех отраслях промышленности, которое обеспечивается внедрением ресурсосберегающих технологий, интенсификации и повышением эффективности производства.
В судостроительной и судоремонтной отраслях промышленности ежегодно выполняются работы на тысячах судов различного назначения. Большинство этих судов оснащены главными дизельными установками (ГДУ). На заключительном этапе постройки или ремонта судна производятся наладочные работы и испытания ГДУ, продолжительность которых достигает 5.,,10^ от общего цикла постройки или ремонта судна.
Одним из главных резервов сбережения трудовых и материальных ресурсов, повышения производительности труда на этапе сдаточных испытаний судна является сокращение продолжительности испытаний ГДУ на режимах спецификационных нагрузок на основе использования имитационных методов..
Однакоj до последнего времени методологические основы имитационных испытаний ГДУ судов были разработаны недостаточно полно. Отсутствовали методы, обеспечивающие необходимую достоверность и безопасность проведения имитационных испытаний ГДУ судов с винтами регулируемого шага (ВРШ) в условиях мелководных акваторий верфей (судостроительных и судоремонтных предприятий) со сложным гидрологическим режимом. Для судов с ВРШ проблема осложняется тем, что ВРШ имеют две степени свободы ( П8 %гл/Ъ)> а не одну степень свободы ( Пв ), как гребные винты фиксированного шага (ВШ), определяющие величину задания загрузки кинематически связанному с ними главному двигателю судна.
Современный уровень развития судостроительной и судоремонтной отраслей промышленности требовал разравотки : методики
имитационных испытаний ГДУ судов с ВНІІ, проведения всесторонних исследований влияния случайных факторов на достоверность определения нагрузки (эффективной мощности) главных судовых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) известньауш методами и гидрологического режима на мелководных акваториях верфей на изменение режимов работы ГДУ судов, а также, действия на ограничивающие поверхности акватории верфи потока, отбрасываемого судовым гребным винтом, работающим на швартовном режиме.
Достоверность определения эффективной мощности штатными средствами измерений параметров главных судовых ДВС с использованием косвенных методов не соответствовала требованиям действующей нормативно-технической документации. Отсутствовал научный подход к составлению эталонного комплекса основных теплотехнических параметров ДВС, по которому обоснованно можно было бы судить о величине их загрузки. Ситуацию осложняет то обстоятельство, что на современных судах с ВРШ отсутствуют специальные средства измерения крутящего -. момента на валу ГД.
Известно, что загрузка ГД при работе кинематически связанного с ним гребного винта судна на швартовных режимах в спокойной воде и в условиях наличия течений на акватории верфи неодинакова, Однако, отсутствие расчетного метода определения влияния течений на акватории верфи на швартовные режимы работы гребного винта судна не позволяло обоснованно изменять режимы его работы, чтобы обеспечить стабильную загрузку ГД на всех режимах испытаний ГДУ.
Производственный опыт показывает, что разработанные до настоящего времени в судостроительной и судоремонтной отраслях промышленности методы расчета размывающего действия на дно аквато-
рий потока, отбрасываемого судовым гребным винтом, необходимой для практических целей достоверностью не обладают, что приводит к большим затратам материальных и трудовых ресурсов на предупреждение и устранение последствий этого явления.
Все это затрудняло подготовку сдаточного производства на судостроительных и судоремонтных предприятиях, разработку типовых программ и методик и проведение по ним имитационных испытаний ГДУ судов с ВРШ. Таким образом* внедрение имитационных методов не решало всей проблемы испытаний ГДУ судов с ВРШ.
ЩЛЫО РАБОТУ является разработка совокупного комплекса методов, обеспечивающих достоверность и безопасность проведения имитационных испытаний ГДУ судов с ВРШ в условиях мелководных акваторий верфей со сложным гидрологическим режимом, и их внедрение в промышленное производство.
МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНОВОЙ РАБОТЫ являются:
вероятностные принципы подхода к решению задач, учитывающих влияние множества случайных факторов на средние значения величии выходных параметров математической модели объекта исследований в зависимости от задающего - параметра, разработанные Е.С.Вентцель, и примененные автором к главным судовым двигателям внутреннего сгорания;
представления о работе судового гребного винта, разработанные А.М,Васиным и И.Я.Миниовичем и примененные автором к судовым гребным винтам, работающим на швартовном режиме;
представления о затопленной осесимметричной струе, разработанные Л.ГДойцянским и примененные автором к потоку, отбрасываемому судовым гребным винтом, работающим на швартовном режиме.
НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ результаты теоретических и эксперимен-
тальных исследований:
опытных распределений значений основных теплотехнических параметров групп однотипных главных двигателей внутреннего сгорания судов с ВРШ;
влияния вариаций опытных распределений значений основных теплотехнических параметров главных судовых ДВС, определяемых штатными средствами измерений, и угла поворота лопастей винтов регулируемого шага на достоверность задания загрузки главным двигателям судов;
влияния гидрологического режима на акватории верфи на изменение режимов работы гребного винта и кинематически связанного с ним ГД судна;
действия на ограничивающие поверхности акватории верфи потока, отбрасываемого судовым гребным винтом, работающим на швартовном режиме;
метод определения влияния течений на акватории предприятия на швартовные режимы испытаний главной судовой энергетической установки (ГСЭУ);
метод расчета размывающего действия на дно акватории потока, отбрасываемого судовым гребным винтом, работающим на швартовном режиме;
вероятностно-статистический метод определения эффективной мощности ДВС
и результаты промышленной реализации имитационных испытаний главных дизельных установок судов с винтами регулируемого шага в условиях мелководных акваторий верфей со сложным гидрологическим режимом на основе новых методов, обладающих необходимой для практических целей достоверностью.
НАУЧНУЮ НОВИЗНУ РАБОТЫ представляют позволившие дополнить и
развить методологические основы имитационных испытаний ГОЭУ судов, результаты теоретических и экспериментальных исследований:
опытных распределений значений основных теплотехнических параметров групп однотипных главных двигателей внутреннего сгорания судов с ЗРШ;
влияния вариаций опытных распределений значений основных теплотехнических параметров главных судовых ДВС, определяемых штатными средствами измерений, и угла поворота лопастей винтов регулируемого шага на достоверность задания загрузки главным двигателям судов;
влияния гидрологического режима на акватории верфи на изменение режимов работы гребного винта и кинематически связанного с ним ГД судна;
действия на ограничивающие поверхности акватории верфи потока, отбрасываемого судовым гребным винтом, работающим на швартовном режиме
и разработанный на основании этих исследований совокупный комплекс методов:
определения влияния течений на акватории предприятия на швартовные режимы испытаний ГСЭУ;
расчета размывающего действия на дно акватории потока, отбрасываемого судовым гребным винтом, работающим на швартовном режиме;
определения эффективной мощности ДВС вероятностно-статистическим методом.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. Осуществлено научное обоснование имитационных испытаний главных дизельных установок судов с винтами регулируемого шага в условиях мелководных акваторий верфей со сложным гидрологическим режимом.
Выполненные исследования и разработанные на основании этих исследований методики обеспечивают необходимую достоверность проведения имитационных испытаний ГДУ судов с ВРШ в условиях мелководных акваторий верфей со сложным гидрологическим режимом и предупреждение размывающего действия на дно акватории потока, отбрасываемого судовым гребным винтом, работающим на швартовном режиме.
Разработанный способ определения загрузки двигателя внутреннего сгорания признан изобретением (Авторское свидетельство 1809350 GGCP).
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ. Внедрены в производство;
методика определения эффективной мощности ДВС вероятностно-статистическим методом;
методика расчета погрешностей определения эффективной мощное сти ДВС по среднему индикаторному давлению в цилиндрах, измеряемому пьезоэлектрическими датчиками;
методика определения влияния течений на акватории предприятия на швартовные режимы испытаний ГСЭУ;
методика расчета размывающего действия на дно акватории потока, отбрасываемого судовым гребным винтом, работающим на швартовном режиме;
способ определения загрузки двигателя внутреннего сгорания (Авторское свидетельство 1809350 GCCP)
и разработанные на их основании типовые программы и методики имитационных испытаний ГДУ шестнадцати проектов рыболовных траулеров и буксиров с ВРШ, охватывающие около 80% судов, оснащенных ГДУ с ВРШ,
Экономический эффект от внедрения разработок по теме диссер-
' тации в народное хозяйство за период с 1390 по 1936 годы в ценах 1991 года составил 13 миллионов 992 тысячи рублей. Сэкономлено 2710 т дизельного топлива и. 132 т дизельного масла.
ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА определяется проведением научного обоснования методологических основ имитационных испытаний ІДУ судов с ВРШ, в том 'числе постановкой задачи исследования, подготовкой и проведением'натурных экспериментальных йсследошнии представительной группы ГДУ, в которую входит около 350 судов с ВРШ, обработкой, анализом и обобщением опытных данных различных исследований в рассматриваемой области научных знаний и разработкой комплекса метдов:
определения влияния течений на акватории предприятия на швартовные режимы испытаний главной судовой энергетической установки;
расчета размывающего действия на дно акватории потока, отбрасываемого судовым гребным винтом, работающим на швартовном режиме;
определения эффективной мощности ДВС вероятностно-статистическим методом,
а также типовых программ и методик имитационных испытаний ГДУ шестнадцати проектов рыболовных, траулеров и буксиров с ВРШ и методики расчета погрешностей определения эффективной мощности ДВС по среднему индикаторному давлению в цилиндрах, измеряемому пьезоэлектрическими датчиками,
АПРОШдая РАБОТЫ, Результаты работы докладывались поэтапно на 13~ой международной конференции по портовой и морской технологии в арктических условиях РОАС'35 (г.Мурманск, 15-18 августа 1995 г,), на 6-ой всесоюзной научно-технической конференции по судоремонту "Проблемы совершенствования судоремонта и повыше-
»
ния ремонтопригодности судов" (гДенинград, 1985 г.), на 7-ой всесоюзной научно-технической конференции по судоремонту "Научно-технический прогресс в судоремонте в новых условиях хозяйствования" {г.Ленинград, 1991 г.), на десяти ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава МГТУ (г.Мурманск, Г990-199Э гг.),
ПУБЛИКАЦИИ. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 28 статьях, 10 тезисах докладов на научно-технических конференциях, 16 отчетах о НИР и ОКР, на которые составлены информационные карты, включенные в государственный банк данных. Получено 1 авторское удостоверение на изобретение.
СТРУКТУРА И ОБЪЁМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, заключения, списка литературы (323 страницы основного текста, в том числе 53 рисунков и 36 таблиц) и IZ приложений (31 страницы дополнительного текста). В список литературы включено 249 работ на русском языке и 24 работы на иностранных языках. Приложения содержат материалы по внедрению результатов исследований по теме диссертационной работы в народном хозяйстве.
