Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Анализ состояния методов приемо-сдаточных испытаний главных дизельных установок (ДУ) транспортных судов ... 10
1.1. Основные типы ДУ транспортных судов и методы проведения их приемо-сдаточных испытаний 10
1.2. Условия работы комплекса "гребной винт - главный двигатель" на акватории верфи и причины,влияющие на качество регулировочно-наладочных работ и изменение режима спецификационной нагрузки ДУ 18
1.3. Существующие методы исследований влияния условий испытаний на изменение режимов работы гидромеханического комплекса "винт - двигатель" 25
Постановка задачи исследования 33
Глава 2. Аналитическое исследование влияния акватории верфи на работу комплекса "гребной винт - главный двига тель" при отсутствии движения судна 35
2.1. Исследование вызванных скоростей потока и определение допустимой области их действия при работе комплекса "винт - двигатель" на швартовах 36
2.2. Анализ влияния размеров акватории на изменение осевой скорости потока и момента сопротивления вращению гребного винта (ГВ) 46
2.3. Определение величины изменения момента сопротивления вращению ГВ при различном положении его оси относительно грунта 53
2Л, Исследование величины изменения режима нагрузки комплекса "винт-двигатель" в результате изменения расстояния до причальной стенки 62
Глава 3. Экспериментальное исследование влияния мелководья и размеров акватории верфи на изменение спецификацион-ного режима нагрузки ДУ при испытании имитационным методом 74
3.1. Методика проведения эксперимента и обработки результатов измерений 74
3.2. Влияние глубины акватории под килем судна на изменение режима спецификационной нагрузки ДУ 81
3.3. Уровень изменения нагрузки ДУ в результате влияния близости преграды,расположенной позади судна 90
3.4. Совместное влияние мелководья и площади акватории на изменение спецификационного режима нагрузки ДУ 96
Глава 4. Разработка оптимального метода приемо-сдаточных испытаний ДУ транспортных судов на акватории верфи 105
4.1. Определение области возможных режимов работы ДУ в зависимости от условий акватории 105
4.2. Выбор сдаточных режимов нагрузок ДУ в зависимости от расположения оси ГВ относительно грунта и поверхности воды 109
4.3. Рекомендации по применению средств и методов испытаний ДУ,обеспечивающих получение номинальной винтовой характеристики в условиях акватории верфи 115
4.4. Обоснование оптимального объема проверок и продолжительности сдаточных испытаний ДУ на режиме спецификационной нагрузки 123
Глава 5. Технико-экономическая эффективность результатов исследований по обоснованию оптимальных методов приемосдаточных испытаний ДУ транспортных судов на акватории верфи 140
5.1. Разработка нормативной документации к правилам прием ки, программам и методам приемо-сдаточных испытаний ДУ на акватории верфи 140
5.2. Внедрение результатов исследований в производство 143
5.3. Сокращение затрат проектанта судна на разработку и согласование приемо-сдаточной документации ДУ 145
5.4. Увеличение сроков эксплуатации ДУ и межремонтного периода за счет оптимизации объемов сдаточных испытаний
Выводы 146
Заключение 147
Литература 154
- Условия работы комплекса "гребной винт - главный двигатель" на акватории верфи и причины,влияющие на качество регулировочно-наладочных работ и изменение режима спецификационной нагрузки ДУ
- Анализ влияния размеров акватории на изменение осевой скорости потока и момента сопротивления вращению гребного винта (ГВ)
- Влияние глубины акватории под килем судна на изменение режима спецификационной нагрузки ДУ
- Выбор сдаточных режимов нагрузок ДУ в зависимости от расположения оси ГВ относительно грунта и поверхности воды
Введение к работе
В решениях ХХУІ съезда КПСС и последующих Пленумов ЦК КПСС особое внимание обращается на создание и широкое внедрение в производство энергосберегающей техники и технологии,на ускорение научно-технического прогресса во всех отраслях промышленности.
Судостроительная отрасль,являясь наиболее энергоемкой отраслью промышленности,ежегодно поставляет народному хозяйству до 400 единиц судов различного назначения. Из них около 95% составляют суда с дизельными установками. На обеспечение регулировоч-но-наладочных работ и испытаний этих судов в отрасли ежегодно расходуется до 5 тыс.т. дизельного топлива и масла. Наладкой и обслуживанием механизмов,систем и устройств ДУ занято более 1000 человек. Продолжительность наладочных работ и испытаний ДУ достигает 5-8% от общего цикла постройки судна.
Одним из главных резервов сокращения непроизводительных расходов в период сдаточных испытаний ДУ является оптимизация их объемов проверок и продолжительности испытаний на режиме специ-фикационной нагрузки на основе использования имитационных методов.
Однако до последнего времени отсутствовали критерии оценки работоспособности ДУ и правила их приемки с учетом агрегатной мощности главного двигателя (ГД),серийности постройки судна и условий испытаний на акватории верфи. Необоснованно были завышены объемы проверок и продолжительность испытаний ДУ на режиме спецификационной нагрузки,существовала проверка пусков ДУ с холодного состояния,что не обеспечивало нормальных условий для приработки наиболее нагруженных деталей и узлов нового дизеля,
не способствовало повышению эксплуатационной надежности ДУ.
Современный уровень развития судового дизелестроения и методов испытаний требовали изменения целей и задач приемо-сдаточных испытаний,проведения всесторонних исследований влияния условий акватории на изменение режимов работы ДУ. Необходимость в проведении подобных исследований была вызвана применением в ДУ систем дистанционного автоматического управления (ДАУ) и введением Регистром СССР классов автоматизации ДУ,повлекших за собой ужесточение требований к точности и качеству регулировочно-нала-дочных работ теплового процесса ГД.
Ранее практически не было известно насколько изменяется режим спецификационной нагрузки ДУ при наличии мелководья и ограниченности акватории,близости причальной стенки. При имитации ходовых режимов работы ГВ на швартовах влияние условий акватории не учитывалось. Это приводило к тому,что соответствие ГВ и ГД друг другу при работе ДУ в неограниченных и ограниченных условиях наступало при различных положениях органов управления,т.е.при различной цикловой подаче топлива,регулируемой до начала испытаний ДУ.
Таким образом,внедрение имитационных методов не решало всей проблемы испытаний ДУ. Регулировка системы ДАУ,выполненная с применением имитационного метода,оказывалась некачественной,в связи с чем требовалась повторная регулировка ДУ на ходу судна. Отсутствие расчетных методов определения влияния условий акватории не позволяло прогнозировать изменение мощности ДУ и учитывать это изменение в момент регулировки параметров теплового процесса 1 и системы ДАУ. Кроме того,это затрудняло разработку оптимальной методики проведения приемо-сдаточных испытаний ДУ,а также подготовку сдаточного производства с учетом типа судна и условий акватории.
Цель работы - создание научных основ для разработки правил приемки главных ДУ транспортных судов в условиях акватории верфи, включающих критерии оценки работоспособности ДУ и методы приемосдаточных испытаний.
На защиту выносятся результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния условий акватории верфи на изменение режима спецификационной нагрузки ДУ,а также влияния продолжительности испытаний на безотказность ДУ при работе на полной нагрузке.
Научная новизна работы. Разработан расчетный метод определения уровня нагрузки ДУ в зависимости от изменения осевой скорости потока и гидродинамических характеристик ГВ,вызванного влиянием мелководья и ограниченности площади свободной поверхности воды акватории позади корпуса судна (КС).
Установлена вероятностная зависимость изменения уровня нагрузки ДУ от раздельного и совместного влияния мелководья и ограниченности площади акватории.
Определена статистическая зависимость количества отказов-отклонений от заданного уровня нагрузки ГД при различной продолжительности приемо-сдаточных испытаний ДУ на режиме спецификационной нагрузки.
Практическая ценность работы. Разработаны правила приемки главных ДУ транспортных судов,включающие в себя нормативы продолжительности приемо-сдаточных испытаний и критерии оценки работоспособности ДУ на режиме спецификационной нагрузки,а также требования к объему проверок на этом режиме и температурному состоянию ГД перед пусковыми испытаниями,которые включены в государственный стандарт (ГОСТ 21792-76) "Установки дизельные судовые.
Правила приемки и методы приемо-сдаточных испытаний на судне" и отраслевой стандарт (ОСТ 5,4252-78) "Установки дизельные судовые. Типовые программы и методика приемо-сдаточных испытаний". Расчетный метод определения влияния мелководья и ограниченности акватории позволяет прогнозировать величину изменения мощности ДУ в зависимости от конкретных условий до проведения сдаточных испытаний,а также величину поправки на компенсацию этого изменения при регулировке параметров теплового процесса ГД и системы ДАУ,что обеспечивает повышение точности и качества наладочных работ и исключение их на ходу судна.
Реализация результатов работы.Результаты работы внедрены в проектирование,производство и эксплуатацию судов. Годовой экономический эффект от внедрения в народном хозяйстве составил 1,5 млн. рублей.
Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены и обсуждены на научно-технических конференциях Ленинградского кораблестроительного института в 1982,1983 и 1984 годах,на заседании секции НТО им.академика А.Н.Крылова (г.Ленинград) в 1982г.,на заседании Государственного Комитета Стандартов Совета Министров СССР в 1981г.
Публикации. Основное содержание работы опубликовано в пяти статьях, защищены двумя авторскими свидетельствами. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из пяти глав, введения,списка литературы из 90 наименований,содержит 122 страницы машинописного текста,26 иллюстраций и 5 таблиц.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Условия работы комплекса "гребной винт - главный двигатель" на акватории верфи и причины,влияющие на качество регулировочно-наладочных работ и изменение режима спецификационной нагрузки ДУ
С применением в судовых силовых установках мощных МОД,оборудованных системами ДАУ,значительно возрос объем наладочных работ и проверок. Завод-изготовитель ГД гарантирует получение спецификационной нагрузки дизеля только при соблюдении в момент регулировки и испытаний ДУ определенных условий,которые специально оговариваются в технических условиях и в формуляре (паспорте) дизеля,где отмечаются параметры стендовых испытаний.
При проведении ходовых испытаний такими условиями являются: загрузка судна по спецификационную осадку,наличие чистого КС,соблюдение нормального (стандартного) состояния климатических и погодных условий: температура наружного воздуха должна быть 20С,атмосферное давление - 760 мм.рт.ст.(1,01»Ю5 Па),относительная влажность - 70%,сила ветра и волнение моря - 2-3 балла по шкале Бофорта Ы, Г78 , [8з].
При проведении испытаний ДУ на акватории верфи к перечислен ным условиям добавляются следующие: осадка Тк кормовой части КС, глубина воды ягр под килем судна,заглубление п$ ГВ относительно поверхности воды,площадь поверхности воды акватории л?акв и расстояние от оси ГВ до стенки V (рис.1.2).
Однако эти условия на момент проведения регулировочно-наладоч-ных работ и испытаний ДУ не всегда соблюдаются. Испытания проводятся в различных климатических и погодных условиях в течение всего года на акваториях с различными гидротехническими характеристиками (глубиной,размерами,составом грунта,прочностью причальных сооружений и швартовных средств и т.д.),которые не создают требуемых условий для испытаний ДУ,особенно ДУ крупнотоннажных судов.
Несоблюдение нормальных условий приводит к изменению режима работы ГВ,недостижению ГД режима спецификационной нагрузки.
Исследованию влияния климатических и погодных условий на изменение режимов работы главных судовых силовых установок уделялось достаточное внимание,поскольку это затрагивало вопросы экономики эксплуатации флота. Важность проведения подобных исследований была вызвана необходимостью выбора наиболее экономичных режимов эксплуатации силовых установок применительно к конкретным условиям плавания судна.
Так,в работах [io],[nj, \р\% [l9], jafj. ВД,[бо],бб], И исследовано влияние глубины моря на изменение скорости судна,на основании чего даются рекомендации по определению минимальной глубины,при которой это влияние отсутствует.
В работах [7]»Г83»Г12]» Г2\[» 1 91»Г59] Г78] исслел-овано изменение нагрузки силовой установки в зависимости от величины заглубления оси ГВ и силы ве.тра. Установлено,что подсос атмосферного воздуха при оголении ГВ в штормовую погоду или при плавании судна в балласте вызывает резкие колебания крутящего момента и изме нение уровня нагрузки ГД. При этом,режимы работы ДУ располагаются правее характеристики номинального режима ОБ (рис.1.1«) и являются более легкими по сравнению с основным сдаточным режимом - режимом спецификационной нагрузки.
Однако исследованию сдаточных режимов работы силовых установок при отсутствии хода судна не уделялось должного внимания. Это было вызвано тем,что при традиционной схеме сдачи силовых установок такие исследования не представляли практического и научного интереса, так как без хода судна установка не развивает полной мощности ее окончательная проверка производилась в море на ходу судна.
С проведением приемо-сдаточных испытаний ДУ на акватории верфи эта задача приобрела актуальное значение в связи с тем,что при использовании имитационного метода получение режима спецификационной нагрузки ДУ обеспечивается при любом влиянии условий акватории. Компенсация этого влияния осуществляется изменением режима работы ГВ с помощью атмосферного воздуха,а не регулировкой параметров теплового процесса ГД.
Обладая универсальной способностью изменять режимы работы ГВ и нагрузку ГД,имитационные методы обладают существенным недостатком: они требуют поэтапной регулировки параметров ДУ. При этом используются различные по качеству и характеру выполняемых операций методы.
Первоначально регулируется тепловой процесс ГД,затем - гидродинамические характеристики ГВ,т.е.положение винтовой характеристики ГД.
Регулировка теплового процесса ГД производится первоначально на получение швартовного режима номинальной нагрузки по крутящему моменту Менгш sCOJlSLc достижением паспортных значений давле ний сжатия рс и максимальных давлений сгорания р2 по цилиндрам дизеля путем установки соответствующих фаз газо- и топливопода-чи [55], [78].
Регулировка гидродинамических характеристик ГВ производится с помощью атмосферного воздуха при неизменной регулировке установленных ранее фаз газо- и топливоподачи ГД. Достижение режима номинальной мощности ДУ при этом обеспечивается путем одновременной подрегулировки характеристик ГВ и параметров теплового процесса ГД за счет изменения подачи топлива,в то время как достижение этого же режима на ходовых испытаниях осуществляется только за счет установки оптимальных фаз газо- и топливоподачи.
Таким образом,регулировка параметров ДУ на акватории верфи и в море производится в неравноценных условиях. Практика показала 30],[35_,что выполненная с применением имитационного метода регулировка параметров ГД и системы ДАУ не обеспечивала получения идентичного режима нагрузки на ходу судна в одних и тех же положениях органов управления ДУ и требовала дополнительной регулировки системы ДАУ,что являлось основной причиной снижения качества наладочных работ и работоспособности ДУ в целом. Как правило,достижение режима спецификационной нагрузки ДУ в условиях акватории верфи обеспечивалось при больших значениях отсечки топлива ГД, чем в море.
Перевод управления ДУ в центральный пост или в рулевую рубку требовал точной отработки двигателем заданного ему режима,что привело к ужесточению допусков на регулировку параметров системы ДАУ. Поэтому регулировочно-наладочные работы целесообразно выполнять окончательно за один этап и в одинаковых условиях,что позволило бы повысить их качество и точность. Для этого требовалось проведение сравнительных испытаний ДУ в ограниченных и неог
Анализ влияния размеров акватории на изменение осевой скорости потока и момента сопротивления вращению гребного винта (ГВ)
Для определения влияния на режим нагрузки ДУ ограничения потока продольными и поперечными преградами,используем теорию зеркального отображения потока от источника,изложеиную в работах 5 1»[б_]. Согласно этой теории твердый экран,установленный за источником потока,эквивалентен зеркальному отображению этого источника относительно плоскости,проходящей через экран. Это значит, что скорости реального и отображенного потоков в месте расположения экрана будут равны и противоположно направлены друг другу (рис.2.4).
При таком характере взаимодействия потоков зеркально отображенный ГВ как бы отбрасывает воду навстречу потоку со скоростью, равной скорости струи реального винта,частично погашая ее.
Результаты модельного эксперимента U5l,80 показали,что величина потери скорости реального потока зависит от места установки преграды,т.е. от длины _акв и ширины Ва-кв поверхности воды акватории верфи позади судна. При малых _і/акві Вакъ HaPW с ростом давлений,оказываемых потоком на преграду,и реакцией преграды отмечено увеличение скорости обратного потока llaofy образующегося при отражении вызванного потока от преграды. Образование іїхоїр приводит к изменению условий работы ГВ и его гидродинамических характеристик.
При больших іакв» $акв 0 5Ратная реакция и влияние стенки уменьшаются,скорость вызванного потока погашается на большей площади. Ввиду значительных величин скоростей в сечениях потока растет площадь размыва,уменьшается влияние размеров акватории на работу ГВ.
Выбор оптимальных размеров Хакв, /?акв,при которых изменение режима нагрузки ДУ будет минимальным,имеет большое практическое значение как для предотвращения размыва грунта,так и для повышения качества регулировочно-наладочных работ системы ДАУ ДУ. Исследуем возможность разработки упрощенного метода анализа влияния изменения величин -1/акв и Лакв на изменение режима нагрузки ДУ. Согласно схеме взаимодействия основного и отраженного потоков,показанных на рис.2.4, можно утверждать,что поток,отраженный от поперечной преграды,будет подтекать к ГВ с начальной скоростью Va0ffp , равной некоторой скорости ]TQ набегающего потока при ходе судна на свободной воде. Это вызовет увеличение скорости засасывания воды и осевой скорости потока в диске ГВ,что,в свою очередь,приведет к уменьшению углов атаки профилей сечений лопастей,величины упора и профильного сопротивления ГВ,т.е. к гидродинамической разгрузке винта и переходу ГД на работу по более легкой винтовой характеристике.
Относительное изменение осевой скорости потока в диске ГВ в результате действия обратного потока можно выразить следующим об разом
Для определения скорости 2 представим взаимодействие реального и обратного потоков в виде векторов скоростей,построенных в одних и тех же сечениях осесимметричных струй,исходящих от источников одинаковой энергии и направленных навстречу друг другу (рис.2.4). Тогда для каждого из сечений І-УІ на основании закона Бернулли можно составить следующее уравнение неразрывности (сплошности) потока: где ifey. - осевая вызванная скорость в центре потока,определяемая на расстоянии #/= / от плоскости диска ГВ в соответствующих сечениях І-УІ по формуле (1.9); /Г - площадь гидравлического сечения потока диаметром _2?п, равным ширине потока в каждом из сечений І-УІ; &акВ и глубиной 7акв в каждом сечении І-УІ. На основании равенства (I.I7) выражение для обратной скорости потока можно Таким образом,с изменением скорости обратного потока будут изменяться упор Ршв и мощность Л, развиваемые винтом,т.е. его гидродинамические характеристики - коэффициенты упора K-j- и момента К»которые определяют положение винтовой характеристики ГД. При этом,изменение частоты вращения ГД М будет происходить в соответствии со следующим выражением:
Значения коэффициентов Kj и Kg при действии обратного потока определяются по величинам изменения упора А Ршв и момента сопротивления вращению ГВ А Мршв. На рис.2.5 представлены графические зависимоети,характеризу ющие влияние ограниченности площади свободной поверхности воды акватории на изменение характеристики ГВ дизельной установки мощностью = 4,5 тыс.кВт с диаметром винта Иъ = 4,5 м. Здесь габариты акватории представлены в виде относительных изменений ее ширины \кв = Вакв/Вкс и длины Лкв = акв/-ZKC В ДЛЯХ ширины Вкс и длины X кс корпуса судна.
Анализ кривых ЛК2 -J(LaKB) ПРИ Вакв = const и A&z=J( Вакв) при JCaKB -OOnst показывает,что наибольшее влияние на изменение момента сопротивления вращению ГВ оказывает ограниченность по длине акватории,т.е.установка поперечных преград на пути потока. Так,при ограничении длины акватории до величины .«,«.,, = 0,25 Ttvrn аав - - КС и изменении ее ширины в пределах Вакв = Вкс 4ВКС относительные площади акватории верфи изменения скорости потокай1Гао в диске ГВ,частоты вращения и потребной мощности на вращение ГВ лЖр имеют следующие значения по сравнению с достигнутыми в неограниченных условиях:
Причиной изменения режима работы ГВ в процессе приемо-сдаточных испытаний ДУ может быть его различное положение как по отношению к свободной поверхности воды,так и по отношению к грунту.
Результатами модельного эксперимента установлено 7 , 81, [б0 ,что влиянием поверхности воды можно пренебречь,если относительное заглубление оси ГВ равно ns- us/JJB -0t6. Поэтому,при дальнейшем исследовании режимов работы ГВ в мелководных условиях будем считать,что винт погружен от свободной поверхности воды на расстояние A5 0,6-Z?B и что эта поверхность не влияет на режим работы ДУ.
Влияние мелководья на режим работы ДУ достаточно полно исследовано при ходе судна на свободной воде. В работах II , ІІ5І, і9І, 54 доказано,что это влияние приводит к увеличению сопротивления движению судна в результате волнообразования и роста сопротивления трения.
Изменение режимов работы ДУ на мелководье при отсутствии хода судна изучено недостаточно. Опубликованные результаты отдельных исследований І43 ,І45І, Тібі о влиянии мелководья на режимы работы комплекса ГВ-ГД показали на неоднозначность ответов на этот вопрос. В частности,в работе fcj отмечается,что близость дна стесняет (подтормаживает) поток воды,отбрасываемый винтом,уменьшает его осевую скорость. При этом,чем меньше глубина воды под килем - тем больше уменьшается вызванная скорость. В выводах рекомендовано пренебрегать влиянием дна при глубинах акватории акв = ( 5-6)J?B.
Влияние глубины акватории под килем судна на изменение режима спецификационной нагрузки ДУ
Согласно теории планирования эксперимента часовой расход топлива ГД (JT можно рассматривать как переменный результативный признак У,изменяющийся под воздействием независимой переменной или факторного признака X,отождествляемого в данном случае с глубиной акватории под килем судна Лгр.
Определение влияния фактора ,= гр на изменение режима спецификационной нагрузки ДУ,а также вывод уравнения регрессии часового расхода топлива в зависимости от изменения фактора производилось с помощью корреляционной таблицы 3.1,составленной из выборочных совокупностей результатов измерений параметра т.
В таблице приняты следующие обозначения: тХ)!Пу- суммы частот выпадания параметра Э- по столбцам и строкам; глубина Xtttly - произведение независимой переменной Ойкватории верфи) на сумму частот по строкам; fiMx - произведение зависимой переменной ( т) на сумму частот по столбцам; ХУ - сумма частот по строкам и столбцам; И - сумма частот выпадания измеряемого параметра.
Таблица отранжирована по средним относительным значениям результативного признака y"j= &т%полученногов результате 441 измерения, и разбивки их на интервалы через 0,02 по и. в зависимости от изменения фактора #;= /7гр.
Результаты измерений показали,что режим спецификационной нагрузки не сохраняется с уменьшением глубины воды под килем судна. Изменение факторного признака в пределах от 0,7_Z?B до 0,I_Z7B привело к утяжелению режима работы ДУ,выразившемуся в снижении частоты вращения ГД и уменьшении его мощности. Снятие перегрузки и создание нормальных условий работы ГД осуществлялось путем уменьшения на 20% расхода топлива по сравнению с режимом спецификационной нагрузки. Поддержание заданного режима нагрузки ГД производилось изменением условий работы ГВ за счет ввода в засасываемый поток дополнительного количества атмосферного воздуха. Тепловой режим работы ГД при этом определялся по заградительной характеристике по топливным насосам,совпадающей с ограничительной характеристикой по крутящему моменту.
Таким образом,компенсация влияния мелководья на изменение режима работы ДУ при испытании ее имитационным методом осуществлялась путем изменения положения винтовой характеристики с последующей корректировкой расхода топлива ГД. При этом,изменение мощности ГД происходило по ограничительной характеристике уй == Const, , прямо т или ре = ш#Г, имеющеігпропорциональную зависимость от частоты вращения.
Режим нагрузки ДУ в каждом конкретном случае определялся винтовой характеристикой в точке пересечения ее с характеристикой MeHm=COtlSt На рис.3.1 показана линия регрессии часового расхода топлива и мощности ДУ при испытании в условиях мелководья.
На основании предварительного анализа распределения выборочной совокупности средних значений признаков и xL установлена прямая зависимость изменения параметра &т от фактора я?? В связи с этим математическую модель этой связи можно выразить следующим уравнением где в ,& - независимые параметры (коэффициенты регрессии); 6 - случайная переменная или возмущение,характеризующее отклонение параметра от теоретической предполагаемой регрессии.
Для проведения линейного регрессионного анализа соблюдены следующие условия: 1) результативный признак имеет постоянную дисперсию; 2) условное математическое ожидание признака У подчиняется статистической модели вида М(У/х) -f ()» (где у/х -X -линейная зависимость по оцениваемым параметрам).
В отношении 8 приняты следующие допущения: - распределение ее подчиняется нормальному закону; - математическое ожидание ее равно нулю; - дисперсия возмущений постоянна; - последовательные значения ? не зависят друг от друга. Определение коэффициентов регрессии Д и $ в уравнении (3.8) и их статистических оценок 4 и ё1 производилось по минимуму суммы квадратов отклонений результативного признака , от линии регрессии
С учетом обозначений,принятых в табл.3.1,составлена следующая система нормальных уравнений,которая принята в качестве основной для проведения регрессионного анализа
Статистические оценки Д и Л1 неизвестных параметров регрессии В ж В определялись по следующим формулам,полученным из выраже о о По данным табл.3.1 получены следующие значения статистических оценок коэффициентов регрессии:-4 = 0,75 кг/ч; 4,& = 0,366 кг/ч.
Таким образом,уравнение регрессии,определяющее зависимость часового расхода топлива &- ГД от глубины воды под килем судна, будет иметь следующий вид Проверка значимости оценок коэффициентов регрессии показала,что нормированное отклонение статистики = /Sif\ подчиняющееся распределению Стьюдента,в обоих случаях больше критического Гкр, определявшегося по таблице /"-распределения при уровне значимости с = 0,05. Это позволило отвергнуть нулевую гипотезу и считать оценки коэффициентов значимыми,т.е.подтвердить сильную связь между переменнымиXLИ&- в уравнении (3.15). Стандартная ошибка оценок определялась по формулам где ftlx-2 - количество степеней свободы; JS0CT остаточная дисперсия.
Проверка соответствия вероятностной модели (3.15) экспериментальным данным,полученным при испытании всех трех групп ДУ,и оценка ее значимости производилась также с помощью нулевой гипотезы по величине остаточной дисперсии,характеризующей влияние неучтенных случайных факторов,воздействующих на работу ГВ и ГД
Для этого сумма квадратов отклонений результативного признака fyr&p) Мх от средних значений раскладывалась на сумму = 3 -- вост =2( ]Ьр)% &Г ХіЯ т .характеризующую влияние факторного признака .27; на #. ,и остаточную сумму = ост При этом сравнивались критическое и расчетное значения -статистики, определяемые,соответственно,по таблице при уровне значимости о = 0,05 и числе степеней свободы /ґ/= I, A /s/TZj- 2 и по
Выбор сдаточных режимов нагрузок ДУ в зависимости от расположения оси ГВ относительно грунта и поверхности воды
Как было установлено выше, режим нагрузки ДУ в условиях акватории верфи определяется моментом сопротивления вращению ГВ, величина которого зависит от глубины воды под килем судна и ограниченности площади свободной поверхности воды акватории позади судна. Полученные в результате натурного эксперимента уравнения регрессии позволяют достаточно точно определить величину изменения режима нагрузки ДУ в зависимости от действия указанных факторов. Для каждого типа судна величина этого изменения определяется по отношению к основному режиму нагрузки ДУ, принятому в качестве спецификационного сдаточного режима.
В связи с внедрением имитационных методов испытаний понятие "сдаточного режима" стало спорным. Каждая из сторон, участвующих в приемке и сдаче судна, вкладывает в это понятие свой определенный смысл. Например, заказчик судна трактует сдаточный режим как режим номинальной мощности, полученной в результате стендовых испытаний ГД по теоретической винтовой характеристике, поскольку заинтересован в подтверждении расчетных значений параметров ДУ, правильности выбора ГВ и ГД и соответствия их корпусу судна.
Однако судостроители, обеспечивающие сдачу судна, как правило, в нестандартных условиях, более склонны отдавать предпочтение фактически достижимому уровню нагрузки ДУ, определяемому ходовой винтовой характеристикой при определенной осадке корпуса судна. Для транспортных судов, испытываемых при состоянии осадки судна в балласте, этот уровень нагрузки характеризуется номинальной частотой вращения при мощности (0,7 г- 0 9)ЛШМ (рис.4.2). Кроме того, проверка работы ДУ по стендовой винтовой характеристи- ке требует от них дополнительных затрат времени на переналадку теплового процесса ГД, так как фактическая винтовая характеристика никогда не совпадает с теоретической (стендовой).
Регистр СССР, руководствуясь своими правилами, под сдаточным понимает режим номинального крутящего момента - для швартовного этапа испытаний и номинальной частоты вращения - для ходового этапа ( рис. 4.2 а),б).
Таким образом, обоснование и выбор сдаточного режима нагрузки ДУ представляли актуальную задачу и требовали учета типа судна и увязки агрегатной мощности ДУ с наличием соответствующих условий акватории верфи, которые обеспечивали бы достижение за-, данного уровня нагрузки ДУ.
Определим, как влияет тип судна на достижение заданного уровня нагрузки, принятого в качестве сдаточного. На рис. 1.2 показаны основные размерения кормовой части корпуса судна, влияющие на работу комплекса ГВ-ГД в период сдаточных испытаний: us - заглубление ГВ относительно свободной поверхности воды; kg - расстояние от оси ГВ до грунта; игр - глубина воды под килем судна; Тк = гіакв Р - осадка кормовой части судна.
Ранее было установлено, что при соотношениях US/JJB 0,6 и hzp/DB 0,5 влияние свободной поверхности воды и близости грунта на работу комплекса ГВ-ГД практически отсутствует. Это дает основание утверждать, что основным параметром, определяющим уровень режима нагрузки ДУ в период сдаточных испытаний на акватории верфи, является осадка кормовой части КС. Для различных типов судов этот параметр различен, что приводит к нарушению оптимальности соотношений hslJOs и / Наибольшее разнообразие в конструктивных особенностях наблюдается среди транспортных судов, у которых осадка изменяется в больших пределах. Поэтому при выборе уровня сдаточного реж има нагрузки ДУ этих судов важно учитывать эти особенности и регулировать осадку с учетом возможностей акватории.
Большая часть транспортных судов в период сдаточных испыта ний ДУ на акватории верфи имеет осадку, не соответствующую опти мальному соотношению размерений hs/Лв и / Как правило, имеет место два крайних случая: 1) осадка судна недостаточна для полного заглубления ГВ: /is /Лв + 0,6 , но hzp/UB OA ; 2) осадка судна соответствует эксплуатационной (/ /Лв О ), но глубина воды под килем судна недостаточна для обеспечения нор мальной работы ДУ: игрЦ]в 0/ .
В первом случае винтовая характеристика занимает крайнее правое положение на поле возможных режимов работы ДУ и не обеспечивает номинальной нагрузки ГД, несмотря на то, что он работает при полной частоте вращения (рис.1 Л, точка.27 ). Момент сопротивления вращению винта недостаточен для проведения регулировки давления сжатия рс, среднего индикаторного давления р, и давления сгорания pz и связанных с ними фаз газ о- и топливоподачи. Следовательно, этот режим не может быть принят в качестве сдаточного.
Во втором случае ГД работает при неполной частоте вращения из-за гидродинамического утяжеления ГВ, приводящего к смещению винтовой характеристики в левую часть области возможных режимов работы ДУ (рис. I.I, точка А). Этот режим также не может быть принят в качестве сдаточного, так как подача и расход топлива уменьшаются во избежание перегрузки ГВ по крутящему моменту. Следовательно, окончательная регулировка фаз газораспределения и топливоподачи ГД на этом режиме производиться не может, посколь ку в качестве основного критерия оценки правильности выбора фаз газораспределения при регулировке и распределении нагрузки по цилиндрам используется часовой т или удельный йе расходы топлива, отнесенные к величине мощности JjPG , а также вид нормальных индикаторных диаграмм и диаграмм выпуска-продувки.
Поэтому проводить регулировку параметров рабочего процесса ГД можно только на получение номинального режима нагрузки, на котором все параметры достигают номинальных значений (рис. I.I, точка В). Этот режим и может быть принят в качестве основного сдаточного режима при испытании ДУ на акватории верфи (рис.4.3). Изменение момента сопротивления вращению ГВ регулируется с помощью атмосферного воздуха одним из имитационных методов, о применимости которых для конкретного типа судна будет сказано ниже.
Тепловая и механическая нагрузка ГД может регулироваться предварительно по номинальному крутящему моменту на швартовном этапе испытаний, с последующим уточнением величины подачи топлива, что позволяет сократить трудоемкость наладочных работ и испытаний в целом.
Таким образом, в качестве сдаточного режима нагрузки для ДУ, испытывающихся в условиях акватории верфи, может быть рекомендован режим номинальной нагрузки, изменяющейся по ходовой винтовой характеристике вида Ме -J" ( Л ) и Же =у (/I ) и пересекающейся с ограничительной характеристикой ГД в точке с номинальными параметрами JfeH0M и Меиом і Пном (рис.1.1, точка В). При этом, ходовая винтовая характеристика снимается в море в период приемо-сдаточных испытаний головного или первого серийного судов при соответствующей осадке судна и условиях плавания.
