Введение к работе
' У
Актуальность темы. Работа посвящена решению акт>альной научной и народно-хозяйственной задачи: использованию энергии ветра на судах. Исследование в данной области может позволиіь облегчить решение сразу нескольких проблем экономических (повышение рентабельности морских транспортных перевозок), экологических (снижение вредною воздействия на окружающую среду), ресурсных (экономия дефицитного жидкого топлива) и социальных (улучшение обитаемости судов за счет уменьшения шума, вибрации, загазованности и т п.).
В настоящее время ветроиспользуюшис суда практически полностью вытеснены теплоходами, за исключением туристических и спортивных. Это обьясня-ется, в первую очередь, нестабильностью и рассеянностью энергии ветра. Эти недостатки ветра, как источника энергии, делают ветроиспользующие суда не конкурентоспособными в сравнении с гошшвоиспользующими. В го же время, увеличение числа топливоиспользующих судов и их водоизмещения во всем мире приводит к серьезным нарушениям экологии морей и океанов, нанося значительный вред флоре и фауне.
Многочисленные попытки создаїь конкурентоспособную судовую ліергсти-ческую установку, использующую энергию ветра, успеха не имеют. Все известные устройства имеют серьезные недостатки, препятствующие их использованию на судах.
Традиционные паруса и другие подобные движители не позволяют накапливать энергию ветра и поэтому при его отсутствии необходимо использовать другой двигатель (обычно дизель). Ветроустановки (ВУ) вращающегося типа с передачей на винт позволяют накапливать энергию ветра, но имеют ряд серьезных недостатков: их сложно использовать на судне из-за повышенной опасности, шумное і и и т.п.
Фрикционные ВУ практически бесшумны и безопасны. Например, ротор Флетнера, работа которого основана на использовании эффекта Магнуса, обеспечивает судну приемлемые ходовые качества, но не может быть использован для
накопления энергии, так как должен иметь д4иР<НлОДОД«радовнэд
] БИБЛИОТЕКА ]
ся^гяп
Цель диссертации. Исследование и разработка фрикционной ветротур-бинной установки соответствующей требованиям, предъявляемым к судовым энергетическим установкам.
Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:
выполнены аналитический обзор и обобщение научных работ по судовым ветроэнергетическим установкам (СВЭУ) и фрикционным турбинам (ФТ);
выполнены теоретические исследования ФТ;
разработана ветровая фрикционная турбина (ВФТ);
на модели ветроустановки проведены экспериментальные исследования;
разработана регрессионная модель влияния основных параметров установки на ее эффективность;
на основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований создана натурная действующая ВФТ и проведены ее испытания.
Методы исследований. Использованы теоретические и экспериментальные исследования по ВФТ, проектно конструкторское и математическое моделирование, разработана методика планирования и обработки экспериментальных данных. Основной метод работы - экспериментальный, что определилось сложностью исследуемых явлений, для которых практически невозможно получить чисто теоретическое решение.
Научная новизна состоит в:
- разработке научно - технических основ для проектирования судовых ВФТ;
результатах экспериментальных исследований ВФТ; методике расчета основных параметров ВФТ; конструкции ВФТ;
конструкции экспериментального стенда. Практическая ценность работы состоит в возможности применения полученных результатов для разработки СВЭУ, имеющей повышенную безопасность и бесшумность. Эти достоинства реализованы в проектах СВЭУ различной мощности и натурной действующей установки. Разработка ВФТ защищена патентом РФ
ВФТ используется в энергетике и имеет перспективы использования на строящихся и модернизируемых судах.
Достоверность и обоснованность результатов экспериментальных иссле
дований, положений и выводов обеспечивается: соблюдением условий подобия
при проведении экспериментов; оценкой погрешностей; проведением сравнитель
ных экспериментов; экспериментальной проверкой полученного к п.д методом,
применяемым ранее другими авторами; сравнением результатов исследований с
результатами отечественных и зарубежных исследователей по ФТ, а также сопос
тавлением теоретических решений и выводов с результатами экспериментов, в том
числе других исследователей, и проверкой этих решений при разработке и изго
товлении натурной действующей установки; проверкой регрессионной модели на
адекватность. '
Личный вклад автора. При непосредственном участии автора проводились: постановка задач исследования; проектирование конструкции ВФТ; разработка методики проведения экспериментальных исследований; анализ полученных данных. Лично автором выполнены: экспериментальный стенд, сопловой аппараї и ФТ, натурные эксперименталыше исследования, проекты фрикционных турбомашин, а іак же обработаны полученные данные при помощи современных компьютерных технологий и предложена регрессионная модель расчета мощности и к.п д
Положения, выносимые на защиту.
-
Реірессионная модель исследованных ВФТ.
-
Метод расчета основных параметров ВФТ
-
Технические решения, положенные в основу проектирования ветроустано-вок фрикционного типа полученные на основе комплекса экспериментальных исследований.
Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены и обсуждены на международных и реіиональньїх научно - технических конференциях и семинарах: Международная НТК "Кораблестроение и океанотехника І Іроблемьі и перспективы". Владивосток, 1999; The fourteenth Asian Technical Fxchange and Advisory Meeting on Marine. TEAM-2000, Vladivostok, 2000, Международная конференция «Возобновляемая энергетика 2003», Санкт-Петербург, 2003; а также на научно-технических конференциях ДВГТУ в 1996 - 2004г
Публикации. Содержание диссертации представлено в 8 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованных источников (160 наименований) и приложения. Диссертация изложена на 122 страницах основного текста и включает 29 рисунков и 9 таблиц.
