авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 9 |
-- [ Страница 1 ] --

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Морской государственный

университет

им. адм. Г.И. Невельского

СБОРНИК ДОКЛАДОВ

58-й международной молодежной

научно-технической конференции,

посвященной 120-летию морского

образования в Приморском крае

МОЛОДЁЖЬ–НАУКА–ИННОВАЦИИ

24-25 ноября Том 1 Владивосток 2010 УДК 656.6 (08) : 3 Сборник докладов 58-й международной молодежной научно технической конференции «МОЛОДЕЖЬ-НАУКА-ИННОВАЦИИ», 24-25 ноября 2010 г. в 2-х т. – Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2010. – Т. 1. – 253 с.

В сборнике содержится 175 доклада курсантов и студентов, аспирантов и молодых ученых 20 высших учебных заведений и научно-исследовательских институтов Дальневосточного федерального региона, Челябинска и стран Ази атско-Тихоокеанского региона.

В первый том сборника вошли 83 работы курсантов, студентов, аспирантов и молодых ученых 5 секций конференции, относящихся к техническому и есте ственно-научному направлениям исследований.

Редакционная коллегия:

Безопасность мореплавания канд. физ.-мат. наук, доцент Акмайкин Д.А.

Судовые энергетические д-р техн. наук, профессор, установки и системы заслуженный деятель науки и техники Кича Г.П.

Информационные технологи д-р техн. наук, профессор Глушков С.В.

и моделирование Информационная безопасность д-р физ.-мат.наук, профессор Букин О.А.

и физико-технические средства канд. техн. наук, доцент Гончаров С.М.

освоения Мирового океана Актуальные проблемы канд. техн. наук, доцент Монинец С.Ю.

экологии моря Ответственный редактор канд. биол. наук Андреева И. В.

ISBN 978-5-8343-0649-8 © МГУ им. адм. Г.И. Невельского, БЕЗОПАСНОСТЬ МОРЕПЛАВАНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СТАТИЧЕСКОЙ И ДИНАМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ПАЛУБНОГО ПАКЕТИРОВАННОГО ЛЕСНОГО ГРУЗА ЗАКРЕПЛЕННОГО МЕТОДОМ ЯЧЕЕЧНОГО КРЕПЛЕНИЯ Аносов Николай Михайлович МГУ им. адм. Г.И. Невельского, г. Владивосток Перевозка древесины на палубе, началась еще в XIX столетии. В настоящее время, увеличение размера судов, привело к тому, что стало возможным уклады вать пакетированный лес на палубе на высоту до 10-12 метров. Хорошо уложен ный и закрепленный груз в таком объеме в целостности благополучно доставляет ся в пункт назначения. При некачественной загрузке в сочетании с плохой пого дой, возникает риск потери палубного груза или судна и экипажа.





Размер стандартного пакета древесины согласно ГОСТов [1,2] по ширине и вы соте варьируется от 0,6 до 1,6 метра. Длина пакета составляет от 1 до 6 метров и вы равнивается с обоих торцов. Такой размер пакета был типовым в течение многих лет, пока в стандартах не стали появляться изменения, которые привели к трудностям в процессе погрузки. Эти изменения касаются увеличивающегося числа плохо оберну тых и сформированных в пакеты блоков пиломатериала с неровными концами, отли чающихся по ширине и высоте. Также часто выравнивается только один торец (рис.

1). Как следствие, неплотная укладка палубного каравана упакованного в пленку паке тированного пиломатериала, приводит к смещению палубного груза.

Рис.1 Односторонне сформированные пакеты В работе [3,4] определены пределы изменения коэффициентов трения пар, су ществующих в реальной структуре штабеля пакетированных пиломатериалов, и влияющих на выбор расчетных нагрузок в системе крепления палубного груза.

Проведенные, математические расчеты прочности средств крепления и устой чивости палубного груза показали, что усилия в найтовах увеличиваются при умень шении коэффициента трения, а следовательно не будет выполнено основное условие несмещаемости груза [4,5].

В Кодексе безопасной практики для судов, перевозящих лесные палубные гру зы, пакетированный груз, рассматривается как монолит, чем он на самом деле не явля ется, так как, пакеты не скреплены между собой и существует пространство между па кетами от 2 до 7 см, а если груз выровнен только с одной стороны, то расстояния меж ду пакетами может достигать 0.5 метра. При намокании и обледенении, коэффициент трения между пакетами уменьшается, сила сдвига увеличивается. На силу сдвига так же влияет ускорение, которое зависит от расположения центра тяжести палубного груза.

Силы, возникающие в найтовах при качке, будут равны сумме инерционных сил, действующих на каждый пакет в каждом ярусе.

N n яр Fx = mi,k a x k =1 i =1 N n яр Fy = mi,k a y (1) k =1 i =1 N яр n Fz = mi,k a z k =1 i =1 где: Fx, Fy, Fz – усилие, возникающие в найтовах при качке, mi,k – масса i-го пакета на k-м ярусе;

n – число пакетов в ярусе;

Nяр – количество ярусов.

Согласно выражению (1) при штормовой погоде, намокании и обледенении груза, усилия, возникающие в найтовах, будут настолько велики, что найтовы и стен зеля могут не выдержать возникшей нагрузки. Анализ причин аварийных случаев на судах «Синегорск», «Высокогорск» и «Ice Prince» при смещении палубных пакетиро ванных грузов подтверждает данные предположения [6,7].

Для изучения статической и динамической устойчивости каравана пакетиро ванного пиломатериала использовалась модель части судна с пакетированным лесным грузом, закрепленным различными способами крепления. Исследования с помощью модели проводились для следующих целей:

1. Сравнить статическую устойчивость пакетированного лесного палубного груза со стензельным вариантом крепления при различных углах крена модели с раз личными вариантами упаковки, намокания и обледенения груза с ячеечной системой крепления пакетированного лесного палубного груза.

2. Оценить зависимость величины сдвига пакетированных лесных палубных грузов от ускорения, возникающего во время качки и от уменьшения коэффициента трения вследствие упаковки пакетов.

На основании закона механического подобия, все размеры модели, а так же па кетов пиломатериалов были пропорциональны размерам реального судна с масштаб ным коэффициентом kl [8,9].

Линейные размеры модели подобраны таким образом, что выполнялось соот ношение:

l 19, kl = н = = 66,2 (2) lм 0, l l В качестве н и м были взяты ширина расположенного на крышке трюма на турного и модельного груза. Также соблюдалось линейное подобие по всем остальным размерностям.

Масштаб скорости определялся аналогично. Поперечные скорости определя лись с помощью выражения для центростремительного ускорения, где в качестве ра диуса окружности вращения (которой соответствует траектория центра тяжести груза на качке) использовалось Z – расстояние от центра тяжести груза до центра тяжести судна, а в качестве силы – Fy, суммарная поперечная составляющая сил тяжести и инерции, действующих на судно, т.е:

Fy _ н Vн = а н z н = Zн, (3) mн Fy _ м (4) Vм = а м Z м = Zм ;

mм Vн kv = ;

(5) Vм Из выражения (5) период качки модели:

mv l м t н mv t н (6) tм = = ;

lн ml Временной масштаб моделирования:

tн kt = ;

tм Проверка подобия модели:

k v kt 8,629 7, = kl 66, Масштаб моделирования по инерционным силам:

Fн kP = ;

Fм Пользуясь коэффициентами для индикаторов подобия, приведенными выше, коэффициенты моделирования для напряжений и деформаций соответственно:

k l2 k = ;

kE = ;

kP k Исследование проводилось на двух установках. Одна установка для выполне ния статических (рис. 2а), а другая - для динамических исследований (рис. 2б).

а) б) Рис. 2. Проведение экспериментальных исследований модели: а - на статической уста новке;

б - на динамической установке.

Исследования проводились с различными вариантами крепления палубных лесных пакетированных грузов. Использовались пакеты пиломатериалов из сосны, ли ственницы, березы и осины. В экспериментах использовались пакеты различных раз меров, упакованные в соответствии с требованиями ИМО [10,11] в пленку, без упаков ки, сухие, мокрые и обледеневшие пакеты пиломатериалов. Накренение модели про изводилось до 40 градусов с шагом 5 градусов. Усилие в найтовах определялось с по мощью предварительно откалиброванных динамометров.

На графиках (Рис. 3, 4) показана зависимость соотношения ширины модели к смешению пакетов, от угла крена модели на установке.

s Ks = ;

b где - bм, ширина модели, s - смешение пакетов.

Во всех случаях на графиках использовались следующие обозначения: а – про дольная система крепления;

б – продольно-поперечная система крепления;

в – ячееч ное система крепления;

1– сухие неупакованные пакеты одного размера;

2– мокрые неупакованные пакеты одного размера;

3– сухие упакованные пакеты одного размера;

4– мокрые упакованные пакеты одного размера;

5– обледенелые неупакованные паке ты одного размера;

6– сухие неупакованные пакеты разного размера;

7– мокрые не упакованные пакеты разного размера;

8– сухие упакованные пакеты разного размера;

9– мокрые упакованные пакеты разного размера;

10– обледенелые упакованные паке ты разного размера.

а) б ) в) Рис. 3. Диаграмма зависимости устойчивости палубного пакетированного груза от угла крена, при статических нагрузках При проведении эксперимента были использованы различные породы древеси ны (сосна, лиственница, береза, осина, дуб), сформированные в пакеты пиломатериа лов различных размеров, неупакованные или упакованные в разные виды пленки. В ходе испытаний караван подвергался намоканию и обледенению. Укладка пакетов – продольная, поперечная и продольно-поперечная с использованием стензелей и без них. Крепление каравана производилось поперечными найтовыми, «шнуровкой» и ячеечным способом крепления. Результаты испытаний устойчивости палубного паке тированного груза показали, что при статических изменениях угла крена на смещение пакетов не влияет сорт древесины, укладка каравана, способ крепления палубного гру за. В ходе эксперимента небольшие подвижки груза происходили в караване сформи рованном из различных по размеру пакетов, особенно упакованных в пленку, при на мокании и обледенении (рис. 3 а, б). Смещение не наблюдалось при формировании каравана одинаковыми по размеру пакетами, закрепленных ячеечным методом при любых условиях формирования каравана. Следовательно, смещение палубного лесно го груза происходит, главным образом, за счет динамических нагрузок.

а) б) Рис. 4. Диаграмма зависимости устойчивости палубного пакетированного груза от угла крена, упаковки и укладки при динамических нагрузках. Продольно укладка пакетов пило материалов со стензелями: а – период качки модели tм=2с, б - период качки модели tм=10с При проведении эксперимента использовались требования к пакетам и формированию каравана, такие же, как и при эксперименте статической устойчивости палубного груза. Колебание модели производилась с периодом от 2 до 10 секунд с ам плитудой качки от 5° до 30°.

Данные полученные экспериментальным методом на модели подтверждают, что разрушение каравана происходит в следствии неплотной укладки пакетов пакети рованных пиломатериалов разных размеров, в то время, как упаковка пакетов синтети ческими пленками усугубляет процесс смещения груза (рис.4).

а) б) Рис. 5. Диаграмма зависимости устойчивости палубного пакетированного груза от угла кре на, упаковки и укладки при динамических нагрузках. Продольно-поперечная укладка пиломате риалов со стензелями: а – период качки модели tм=2с, б – период качки модели tм=10с Анализ данных полученных при эксперименте показал, что караван сформиро ванный методом продольно-поперечной укладки не является монолитом, а, следова тельно, опасен смещением пакетов (рис. 5). Основными факторами, влияющими на неустойчивость каравана палубного груза при динамических нагрузках, являются: пе риод и амплитуда качки;

плотность формирования каравана;

материал упаковки паке тов пиломатериалов.

а) б) Рис. 6. Диаграмма зависимости устойчивости палубного пакетированного груза от угла крена, упаковки и укладки при динамических нагрузках. Ячеечная укладка пиломатериалов : а – период качки модели tм=2с, б – период качки модели tм=10с Исследования устойчивости палубного груза проводились на раскачивающейся платформе, подвижка каравана, в зависимости от характера груза, начиналась при уг лах крена от 15 до 27 градусов.

Результаты эксперимента показали, что на динамическую устойчивость палуб ного груза влияет неплотная укладка каравана сформированного из пакетов различных размеров упакованных в пленки.

Менее устойчива, продольная система укладки каравана, смещение груза начи нается при амплитуде качки в15° (рис.4). При продольно-поперечной системе укладки палубного груза разрушение каравана происходило с 18° амплитуды качки (рис. 5).

При ячеечной системе крепления разрушение каравана или смешение груза не проис ходило (рис. 6).

Максимальное смещение палубного каравана возникает при продольном мето де крепления пакетов пиломатериалов разных размеров, упакованных в различные ви ды пленки (рис.4).

При продольно – поперечном методе формирование палубного каравана сме щение пактов начинается с предпоследнего яруса поперечно уложенных пакетов.

При креплении пакетированных пиломатериалов ячеечным способом с различ ными размерами пакетов и типами упаковки смещение пакетов не происходило. Мас сив груза, в этом случае приближается по своим свойствам к монолиту, так как в кара ване обеспечена несмещаемость пакетов вдоль осей X, Y, Z, а следовательно методика расчета крепления пакетированных палубных грузов, приведенная в Кодекс безопас ной практики для судов, перевозящих лесные палубные грузы и Правила безопасности морской перевозки генеральных грузов, будет действовать.[10,11] Проведенные исследования доказывают, что при перевозке палубного пакети рованного лесного груза крепление пакетов пиломатериалов ячеечным способом обес печит несмещаемость груза в течение всего рейса и подтверждает необходимость стандартизации пакетов, в том числе и по размеру.

Литература 1. Пакеты транспортные лесоматериалов. Размеры [Текст] : ГОСТ 16369-96. Взамен ГОСТ 16369-88;

введ. 1998-01-01. – М. : Изд-во стандартов, 1975. – 5 с.

2. Пиломатериалы лиственных пород. Технические условия [Текст] : ГОСТ 2695-83. – Введ. 1984-01-01. – М. : Изд-во стандартов, 1997. – 14 с.

3. Карпович Е. Б. Расчет несмещаемости груза с учетом сил трения. Технология морских перевозок грузов [Текст] / Е. Б. Карпович. – Л. : Транспорт, 1987. – 247 с.

4. Карпович О. Е. Актуальные вопросы обеспечения безопасности морской перевозки лесных грузов. Технология морских перевозок грузов [Текст] : дис. канд. техн. наук : 05.22. 19 :

защищена 2005г. : утв. 05.05.2005г. / Карпович Олег Евгеньевич. – СПб., 2005, - 175 с. РГБ ОД 61:

05-5 /2232.

5. Маков Ю. Л. Качка судов [Текст] / Ю. Л. Маков. – Калининград, ФГОУ ВПО КГТУ, 2007. – 321 с.

6. Материалы расследования ОАО ДВМП аварийных случаев т/х «Высокогорск» [Текст].

– Владивосток, ОАО ДВМП, 2006. – 26 с.

7. Материалы расследования ОАО ДВМП аварийных случаев т/х «Синегорск» [Текст]. – Владивосток, ОАО ДВМП, 2009. – 32 с.

8. Касаткин Б. С. Экспериментальные методы исследований деформаций и напряжений [Текст] : Справочное пособие / Б. С. Касаткин, А. Б. Кудрин, Л. М. Лобанов. – Киев : Наукова дум ка, 1981. – 583 с.

9. Веников В. А. Теория подобия и моделирования [Текст] / В. А. Веников, Г. В. Веников.

– М. : Высшая школа, 1984. – 439 с.

10. Кодекс безопасной практики для судов, перевозящих лесные палубные грузы. Резолю ция А. 715 (17) [Текст] : принят ММО 23 апреля 1959 г. // Сборник кодексов ИМО. – СПб. : ЗАО ЦНИИМФ, 1997. – С. 108-178.

11. Правила безопасности морской перевозки генеральных грузов. Общие требования и по ложения. 4-М, Том 2. [Текст] : РД 31.11.21.16-2003: утв. М-вом транспорта России 21.04.2003 :

ввод. в действие с 24.11.2003. – СПб. : ЦНИИМФ, 1996. – С. 6.

ВЛИЯНИЕ НЕПЛОТНОЙ УКЛАДКИ ПАЛУБНОГО ПАКЕТИРОВАННОГО ГРУЗА НА ВОЗНИКНОВЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ КРЕНЯЩИХ МОМЕНТОВ Аносов Николай Михайлович, Хоцкий Максим Игоревич МГУ им. адм. Г.И. Невельского г. Владивосток На судно действует внезапно возникший динамический момент (шквал вет ра, удар волны и т.д.). В этом случае к центру парусности судна будет приложена сила ветрового давления Fv (Рис.1) Рис 1. Схема возникновения динамического кренящего момента.

В результате действия силы ветра появятся силы инерции судна и масс во ды (Fин судна и Fин м. воды). Примем, что Fин судна приложена к центру тяжести судна, Fин м. воды – к центру бокового сопротивления (принимается на высоте d/2). В ре зультате действия пары сил (Fv и Fин. р.) возникнет кренящий момент, под действи ем которого судно начнет крениться [1,2].

= 0, 001 p A v Z v ;

кНм M (1 ) кр где Zv – плечо парусности (расстояние от плоскости действующей ватерлинии до центра парусности);

p – условное давление ветра (принимается в зависимости от района плава ния судна, значения p приведены в таблице 1).

Av – площадь парусности судна.

Таблица 1. Зависимость p от района плавания Z, м Район плавания 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3.5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0м и более судна Неограниченный — 706 785 863 922 971 1010 10491079 11081138 11671196 Ограниченный I 0,567 давления для неограниченного района Ограниченный II 0,275 » » » »

При внезапном воздействии кренящего момента (т.е. в результате динами ческого воздействия) судно перестанет крениться тогда, когда работа восстанав ливающего момента сравняется с работой кренящего момента, т.е.

A Mв = А Мкр.

Угол крена, при котором перестанет крениться судно, в этом случае назы вается динамическим углом крена (на рисунке - дин 0).

Динамический угол крена можно определить по следующему алгоритму:

1. Определяем плечо кренящего момента по формуле lкр = Мкр/, где – водоизмещение судна;

2. На диаграмме статической остойчивости по оси ординат откладываем значение lкр и получаем т. А (Рис. 2).

Рис. 2 Определение дин по ДСО.

3. Из т. А проводим горизонтальную прямую, параллельную оси абсцисс.

4. Проводим вертикальную прямую ГВБ таким образом, чтобы площадь ОАД (работа кренящего момента) была равна площади ДГБ (работа восстанавли вающего момента). Точка В на этой прямой даст нам величину угла динамическо го крена.

Существующие методы [3] перевозки пакетированных лесных грузов (рег ламентированные требованиями ИМО [4] не обеспечивают плотной укладки па кетов друг к другу, между ними существует некоторый зазор (рис. 3), который обозначим через l(обычно 3 – 5 см, а в случаях особо небрежной укладки может достигать 40 см)).

Рис. 3 Неплотная укладка пакетов на палубе.

Вследствие накренения судна под воздействием шквала пакеты с грузом, при неплотной укладке, начнут сдвигаться в сторону пониженного борта (рис. 4).

В данном случае рассматривается перевозка пакетированного груза с возможно стью намокания от осадков и заливания, вследствие чего значительно уменьшает ся коэффициент трения, поэтому можно говорить об отсутствии сил трения.

Смещение груза вызовет увеличение дополнительного кренящего момента Мкр от груза на палубе и, как следствие, увеличение угла крена судна. Сложность определения дополнительного кренящего момента заключается в том, что при смещении груза разные пакеты в пределах одного яруса будут проходить разные расстояния (так, пакет, ближайший к крайнему со стороны пониженного борта, пройдет расстояние l, следующий за ним пакет – 2l, ближайший к крайнему со стороны противоположного борта – (n-1)l, где n – число пакетов на ярусе), и, сле довательно, будут создавать разные кренящие моменты. Все это делает слишком сложным и громоздким расчеты по вычислению Мкр. Однако после перемещения всех пакетов и при накренении судна на противоположный борт все пакеты будут проходить одно и то же расстояние (n-1)l, обозначим его S. Рассчитаем момент Мi, создаваемый i-м пакетом для случая накренения судна на противоположный борт.

Рис. 4 Смещение пакетов вследствие их неплотной укладки.

Рассмотрим i-й пакет, расположенный в точке с координатами yгр и zгр.

Инерционная сила, действующая на пакет, будет зависеть от ускорения свободно го падения и ускорения от качки:

(2) Предположим, что под действием этой силы центр тяжести пакета пере мещается на участке (n-1)S по дуге окружности (так как этот участок небольшой по сравнению с шириной судна), центр которой совпадает с осью вращения судна.

Тогда можно говорить о том, что движущийся пакет обладает моментом количе ства движения L:

, (3) где – линейная скорость пакета с грузом;

– расстояние от центра тяжести па кета до оси вращения.

С одной стороны, как указано выше, центр тяжести пакета перемещается по дуге окружности, и поэтому мы можем утверждать, что пакет обладает момен том количества движения, что характерно для вращательного движения. Однако, с другой сторон эта дуга окружности достаточно мала, и поэтому с достаточной для нас точностью можно заменить её прямолинейным участком. Тогда линейную скорость пакета можно определить из известного выражения кинематики для прямолинейного поступательного движения:

2 S=, (4) 2a где 0 – начальная скорость пакета (0 = 0, т.к. в начальный момент времени пакет был неподвижен);

– конечная скорость пакета (в момент столкновения с другим пакетом).

Выражая скорость из (4) и подставляя в (3), получим:

.

Для определения ускорения a воспользуемся методикой [5].

Рассмотрим упрощённую задачу, когда судно стоит лагом к регулярному волнению и колебания вдоль оси x отсутствуют. Тогда ускорения касательные и нормальные к палубе будут состоять из ускорений свободного падения, бортовой и вертикальной качки:

(5) Вначале рассмотрим ускорение свободного падения.

В произвольный момент времени проекции ускорения g на направления, параллельные и перпендикулярные палубе, будут зависеть от текущего угла кре на. Когда судно будет иметь угол крена, проекции ускорениясвободного паде ния будут (6):

(6) Рассмотрим ускорение от бортовой качки (рис. 5).

Вектор будет иметь проекции, параллельную и перпендикуляр ную палубе. Однако вычислять нам удобнее касательную и центростре мительную ац составляющие этого ускорения.

Тогда выражения для проекций ускорения будут иметь вид:

(7) Рис. 5 Ускорения от бортовой качки.

Входящие в эти уравнения величины могут быть найдены по формулам 8:

. (8) Касательное и центростремительное ускорения находятся по формулам:

;

(9) Теперь выражения для проекций ускорений от бортовой качки будут иметь вид:

;

и (10) Проекции ускорений от вертикальной качки (рис. 6) находятся по формулам (11):

(11) Рис. 6 Ускорения от вертикальной качки Подставляя в (5) выражения (6), (10) и (11), получим окончательные выра жения для проекций ускорений (12) и (13).

l a y = g y + a + a = g sin 2 0 гр sin( t + ) y y (12) y гр 0 cos ( t + ) 0 cos( t + ) sin 22 2 y гр a z = g z + a + a = g cos 2 0 sin( t + ) + z z (13) l гр + cos ( t + ) 0 cos( t + ) cos 2 2 2 Мы рассматриваем движение пакета вдоль палубы, поэтому в данной зада че нас интересует только проекция ускорения аy, параллельная палубе.

Таким образом, момент количества движения движущегося пакета опреде ляется по формуле:

L = m 2Say = l гр y гр = m 2S[g sin 2 0 sin(t + ) 2 02 cos2 (t + ) 2 0 cos(t + ) sin ] Однако кренящий момент Мкр и момент количества движения L не являют ся соразмерными и их нельзя складывать. Для перехода к соразмерным величинам воспользуемся тем фактом, что первая производная от Lпо времени есть момент силы. Таким образом, дополнительный кренящий момент, создаваемый i-м паке том, можно определить по формуле:

[ ] d( S ) dL d m i 2 Sa y d( ay ) (14) M i = = m i 2 S = ay + dt dt dt dt Произведем дифференцирование слагаемых, стоящих в квадратных скоб ках формулы 14.

2a y S a y ay d( S ) 1 dS ay = ay = vy ay = = ;

dt 2 S dt 2S 2S d( ay ) da y.

S= S dt dt 2 ay Подставляя полученные производные в (14), получим:

2S 1 da y (15) M i = m i a y + 2 dt ay С учетом выражения (12) для ay окончательно получим:

l y M i = m i [ g sin 2 0 гр sin(t + ) 2 02 гр cos 2 (t + ) l гр 2 0 0 cos(t + 0 ) sin + ( g cos 3 0 cos(t + 0 ) + (16) y гр + 3 02 sin 2(t + 0 ) + 3 0 0 sin(t + 0 ) sin 2 0 0 cos(t + 0 ) cos 2S )] l гр y гр g sin 0 sin(t + ) cos (t + ) 0 0 cos(t + 0 ) sin 2 2 2 2 Полученное выражение является очень громоздким, особенно если учесть, что выше приведены расчеты дополнительного кренящего момента, создаваемого только одним пакетом. Однако в данном случае нам было важно показать, что до полнительный кренящий момент от пакета на палубе, а значит и суммарный до полнительный кренящий момент, создаваемый палубным грузом, зависит от рас стояния S, появляющегося вследствие неплотной укладки пакетов:

M ~ S.

Таким образом, наличие расстояния между пакетами приводит к увеличе нию дополнительного кренящего момента, создаваемого расположенным на па лубе грузом (в случае S=0 M0, выражение (16) сводится к формуле вида М=m(g+a) момента, создаваемого неподвижно стоящим на палубе грузом), а как следствие к увеличению полного кренящего момента Мполн = Мкр + М. Уве личение кренящего момента (и плеча динамической остойчивости) приведет к увеличению динамического угла крена, что особо чревато в штормовых условиях потерей палубного груза и опрокидыванием судна.

Литература 12. Карпович Е. Б. Расчет несмещаемости груза с учетом сил трения. Технология морских перевозок грузов [Текст] / Е. Б. Карпович. – Л. : Транспорт, 1987. – 247 с.

13. Карпович О. Е. Актуальные вопросы обеспечения безопасности морской перевозки лес ных грузов. Технология морских перевозок грузов [Текст] : дис. канд. техн. наук : 05.22. 19 : за щищена 2005г. : утв. 05.05.2005г. / Карпович Олег Евгеньевич. – СПб., 2005, - 175 с. РГБ ОД 61:

05-5 /2232.

14. Правила безопасности морской перевозки генеральных грузов. Общие требования и по ложения. 4-М, Том 2. [Текст] : РД 31.11.21.16-2003: утв. М-вом транспорта России 21.04.2003 :

ввод. в действие с 24.11.2003. – СПб. : ЦНИИМФ, 1996. – С. 6.

15. Кодекс безопасной практики для судов, перевозящих лесные палубные грузы. Резолю ция А. 715 (17) [Текст] : принят ММО 23 апреля 1959 г. // Сборник кодексов ИМО. – СПб. : ЗАО ЦНИИМФ, 1997. – С. 108-178.

16. Маков Ю. Л. Качка судов [Текст] / Ю. Л. Маков. – Калининград, ФГОУ ВПО КГТУ, 2007. – 321 с.

РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОБУЧЕНИЯ ПЕРСОНАЛА, УПРАВЛЯЮЩЕГО МОРСКИМ СУДНОМ Галак Геннадий Иванович МГУ им. адм. Г. И. Невельского, г. Владивосток Научный руководитель: д-р тех. наук, проф. Лентарёв А. А.

galakg@mail.ru После ряда кораблекрушений и аварий в нашей стране, начиная с 1986 го да, стали уделять серьёзное внимание человеческому фактору при управлении морским судном.

На заседании коллегии министерства Морского флота СССР от 15 ноября 1986 говорилось о необходимости расширения изучения влияния человеческого фактора на снижение аварийности судов, усилении внимания к публикации мате риалов, освещающих борьбу с аварийностью на флоте, подготовке кадров для морских специальностей.

На заседании подчёркивалось, что необходимо шире пропагандировать по ложительный опыт безопасности мореплавания, роль человеческого фактора в её обеспечении;

не снижать уровень обоснованной и острой критики недостатков и упущений в работе, особенно по вопросам безопасности мореплавания, охраны труда и техники безопасности, трудовой и производственной дисциплины, веду щих, как правило, к авариям, травматизму и гибели людей. Предлагалось также организовать психофизиологический отбор абитуриентов в морские училища и мониторинг по психофизиологическим критериям на весь период учебы и службы в командных должностях на судне, используя широкую сеть судоводительских и судомеханических тренажеров.

С тех пор сделано не мало. В настоящее время морские специалисты, в ча стности судоводители, в обязательном порядке проходят тренажерную подготов ку, улучшено качество и возможности приборов судовождения. Тем не менее, грубые ошибки при эксплуатации судна, например, по осуществлению расхожде ния между судами, которые в целом определяются как влияние человеческого фактора, остаются. Во многом такие ошибки возникают в силу недостаточной го товности персонала к обоснованным действиям в экстремальных ситуациях при значительном психическом напряжении.

Таким образом, при подготовке специалистов, управляющих судном (судо водитель, лоцман, швартовый мастер), возникает проблема, которая заключается в том, что существующие на сегодняшний день методики обучения не обеспечи вают практических навыков в сложных условиях плавания, когда требуется опе ративное принятие решения (расхождение с судами, швартовка, выполнение спа сательных операций).

В деле успешного решения задач обслуживания и эксплуатации сложных систем большое значение отводится предварительному обучению обслуживающе го персонала и обучению (самообучению) непосредственно в процессе эксплуата ции систем. Даже в условиях тенденции автоматизации процессов управления ра ботой сложных систем (и процессов их технического обслуживания) человеку принадлежит далеко не последняя роль. Поэтому разработка моделей обучения персонала, управляющего морским судном, на сегодняшний день является акту альной задачей.

Рассмотрим одну из таких моделей, которую целесообразно использовать для персонала морского судна, модель идентификации при наличии двух исхо дов обучения [1].

При работе в звене «человек судно» оператор должен принимать свое временные и правильные решения (часто в условиях острого дефицита времени) по показаниям приборов на пульте управления.

Для уменьшения ошибок при вос приятии информации оператор проходит предварительную подготовку. К наибо лее распространенным экспериментам по обучению распознаванию информации, поступающей с пультов управления, обычно относят так называемые эксперимен ты по идентификации понятий [2]. Для таких экспериментов созданы математиче ские модели обучения. Они обычно построены по следующей схеме. Формирует ся сложный набор стимулов (ими могут быть различные предметы или карточки с изображениями геометрических фигур, предметов повседневного обихода и т. п.), которые можно классифицировать самым различным образом. Затем принимается решение классифицировать эти стимулы по какому-то определенному правилу, далее происходит обучение этому правилу путем тренировки. При этом не сооб щается, какое правило выбрано.

Процедура тренировки строится по-разному. Например, сразу показывают все стимулы, соответствующие рассматриваемым классам. После их изучения нужно вывести правило, в соответствии с которым произведена классификация.

Иногда также показываются все стимулы, но они рассортированы по классам. За тем отбираются некоторые стимулы, и запрашивается информация об их класси фикации. В этом случае задача обучения заключается в том, чтобы разгадать пра вило классификации при минимальном числе обращений за информацией (одни стимулы дают больше информации о правиле классификации, чем другие). Опи санные случаи характерны тем, что все стимулы предъявляются в течение всего эксперимента, и нет необходимости их запоминать.

При другом способе проведения эксперимента в каждый момент показыва ется только один стимул, который нужно проклассифицировать. После этого со общается, к какому классу в действительности принадлежит данный стимул. На практике ситуации, близкие к тем, в условиях которых происходит обучение, встречаются, например, когда оператор по многим индикаторам на пульте управ ления за ограниченное время должен определить, способен управляемый им сложный комплекс выполнить стоящую перед ним задачу или нет.

Следует отметить, что задача идентификации понятий (в случае, когда не обходимо запоминать стимулы) по существу совпадает с задачей обучения разли чению. В этой задаче ответы, представляющие собой указания класса, начинают все в большей степени зависеть от каких-то существенных отличительных при знаков (например, от цвета карточки) и перестают зависеть от изменения других, несущественных признаков (например, от размера карточки).

Введем некоторые понятия. Условимся считать, что роль стимулов играют карточки, которые представляют собой комбинации признаков (формы, цвета, размера изображенных на них объектов, числа этих объектов, их взаимного рас положения и т. д.). Пусть множество стимулов (карточек) есть некоторый абст рактный набор признаков D1, D2,..., Dn, принимающих соответственно v1, v2,..., vn значений. Число различных сочетаний из этих признаков равно v1, v2,..., vn. В дальнейшем будем считать, что каждый признак принимает два значения (являет ся бинарным). В этом случае при наличии n независимых признаков можно обра зовать 2n различных карточек. Правило классификации определяет некоторое раз биение совокупности из 2n карточек. Например, правило «зеленые принадлежат к одному классу, красные к другому» позволяет разбить совокупность из 2n кар точек на два класса, каждый из которых состоит из 2n-1 карточек (2n-1 + 2n-1 = 22n-1 = 2n).

Степень значимости признака определяется тем, насколько классификация по этому признаку может обеспечить правильность ответов. Так, если все красные карточки принадлежат к первому классу, а все остальные ко второму, то цвет можно считать полностью значимым признаком. Признак является совершенно незначимым, если с его помощью нельзя классифицировать лучше, чем случай ным угадыванием.

При обучении чаще всего стимулы предъявляются по одному и в случай ном порядке. После получения ответа сообщается правильный ответ. Ошибочный ответ кодируется единицей, правильный – нулем. Обучение продолжается до тех пор, пока не будет получено, например, подряд десять или более правильных от ветов. Таким образом, основные данные по обучению представляются последова тельностями нулей и единиц. Теория обучения занимается объяснением количе ственных закономерностей, которые наблюдаются в таких последовательностях или в их наборах (при одновременном обучении).

При обучении главным является выбор значимого признака. Если выбран ный признак приводит к правильной классификации, то он вновь используется в следующем опыте. Если признак не является значимым, то вероятность правиль ного распознавания близка к 1/2. Условимся считать, что если выбранный признак приводит к ошибке в классификации, то случайным образом выбирается другой признак.

При исследовании моделей обучения для анализа процесса отбора призна ков важным параметром является относительный вес значимого признака (1) где wз – вес значимого признака;

wi – сумма весов всех незначимых признаков, имеющихся у предъявляемых стимулов. Можно считать, что c – это вероятность того, что из всех имеющихся признаков выбирается именно значимый признак.

Если на некотором фиксированном шаге обучения допускается ошибка, то вероятность того, что задача будет решена на следующем шаге, равна вероятности выбора значимого признака, т. е. с. Вероятность нахождения решения после каж дой ошибки можно назвать скоростью обучения для данной задачи.

При обучении возможно одно из двух состояний: «решение найдено» (S) и «решение еще не найдено» ( ). Условимся считать, что в состоянии вероятность правильного ответа равна р (0 p 1). Состояние S является «поглощающим», так как в этом случае возможность ошибки исключается. Если имеет место со стояние, то, очевидно, вероятность ошибки распознавания q = 1 – р, а вероят ность выбора вслед за ошибкой значимого признака равна с. Поэтому qc – это ве роятность перехода из состояния в состояние S (за одну пробу). Вероятность то го, что при этом переход из в S не состоится, равна 1 – qc.

Воспользуемся для описания процесса образования последовательностей состояний S и следующими определениями. Состояние в n-й пробе (опыте) обо значим через n или Sn. Тогда матрица вероятностей перехода для этих состояний в двух соседних пробах n и n + 1 имеет вид (2) Для того чтобы найти вероятность некоторой последовательности состоя ний 1, 2, 3, S4, S5,..., необходимо перемножить соответствующие вероятности перехода:

(3) Обозначим через Y (случайная дискретная величина) число проб при пере ходе от к S. Тогда (4).

Можно показать, что (5) Модель идентификации приводит к представлению о процессе распознава ния как о цепи Маркова с двумя состояниями (одно из них – поглощающее).

В теории обучения большое внимание уделяется изучению свойств после довательности ответов, оканчивающейся последним ошибочным ответом. Эти по следовательности назовем -последовательностями. Предположим, они являются последовательностями Бернулли, в которых возможным исходом каждого испы тания является правильный или неправильный ответ. Гипотезы о стационарности (вероятность правильного ответа в любой пробе одинакова) и независимости (ве роятность правильного ответа не зависит от того, какие были ответы раньше) в последовательностях на практике следует проверять [2].

Выведем выражение для вероятности ошибки в n-й пробе. Обозначим ее через qn= P{xn = 1}, где Вероятность ошибки в состоянии есть q, в состоянии S она равна нулю.

По формуле полной вероятности (6) при n-ой пробе;

Р(Sn) где P ( ) – вероятность того, что имеет место состояние аналогичная вероятность для состояния S.

Легко показать, что (7).

Таким образом, (8).

Рассмотренная модель позволяет точно предсказать ее вид. На практике часто приходится объединять следующие друг за другом пробы в группы и строить кривые обучения по этим групповым результатам, а не по ре зультатам отдельных проб. Благодаря этому кривые обучения (не меняя своего характера) становятся более информативными, особенно, когда обучение проис ходит медленно или в эксперименте участвует небольшое число испытуемых.

В настоящей статье рассмотрена одна из типовых моделей обучения. Она используются для проверки и предсказания степени подготовленности операторов квалифицированно выполнять однотипные операции по эксплуатации сложных систем, к которым относится морское судно. С её помощью можно выявить ре зервы сокращения времени обучения персонала системы, повысить безопасность работы в той или иной сложной ситуации, что в свою очередь положительно ска жется на безопасности мореплавания.

Литература.

1. Дедков В. К., Северцев Н. А. Основные вопросы эксплуатации сложных систем. Учеб.

пособие для втузов. М., «Высш. школа», 1976.

2. Аткинсон Р., Бауэр Г., Кротерс Э. Введение в математическую теорию обучения. Пер. с англ. М., «Мир», 1969.

ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ФАКТОР – КЛЮЧЕВОЙ ФАКТОР БЕЗОПАСНОГО ТРУДА КРАТКИЙ ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ОБЗОР Кулиева Елена Викторовна МГУ им. адм. Г. И. Невельского, г. Владивосток Lenak91@mail.ru Психологические вопросы безопасности по традиции принято связывать с психологией труда, и это обстоятельство, вероятно, обусловило тот факт, что изу чение этих вопросов годами велось главным образом в области производственно го и сельскохозяйственного труда — основных объектов исследования данной от расли психологии. Этому способствовало и то обстоятельство, что именно в на званных видах труда наиболее часто возникали несчастные случаи и здесь они носили наиболее тяжелый характер, что влекло за собой наибольший ущерб эко номического и социального порядка.

Нельзя ограничивать круг этих проблем вопросами только производствен ного и сельскохозяйственного труда. Поэтому психологию безопасности, вероят но, целесообразно рассматривать не как раздел психологии труда, а как некото рую отрасль психологической науки, изучающую психологический аспект безо пасности в разнообразных видах деятельности.

В наше время психологические вопросы безопасности, в зависимости от конкретного вида деятельности, исследуются по-разному: существует свой под ход к изучению безопасности труда заводского рабочего, свой — к безопасности шахтеров, своими специфическими путями изучается безопасность труда летчи ков, безопасность дорожного движения, безопасность спортивной деятельности и пр., то есть происходит подчинение этих исследований специфике отдельных ви дов деятельности, их дробление исходя из особенностей используемых в них ору дий. Фактически же существует одна общая психологическая проблема — изуче ние закономерностей деятельности человека в условиях физической опасности и поиск путей обеспечения ее безопасности, в центре которой стоит человек — субъект деятельности, а не ее орудия. При таком подходе к организации исследо ваний открываются возможности для выявления общих психологических законо мерностей, присущих различным видам деятельности, связанным с опасностью. И именно эти общие теоретические положения должны лечь в основу частных ис следований, проводимых с учетом специфики отдельных видов деятельности, объединив их в единое научное русло. [1] Исходя из выше перечисленного, можно дать следующее определение от расли психологии.

Психология безопасного труда – область психологии труда, изучающая:

психологические причины опасных действий работников, вследствие которых в процессе труда происходят несчастные случаи, инциденты, аварии и другие опас ные события;

пути использования психологии для повышения уровня безопасно сти работников.

Объектом исследования психологии безопасного труда являются различ ные виды предметной деятельности человека, связанные с опасностью.

Предметом исследования в данной области являются свойства личности и психические состояния человека, отражающиеся на безопасности его трудовой деятельности.

Современное промышленное производство, энергетика, транспорт, строи тельство и ряд других сфер человеческой деятельности содержат в себе высокую потенциальную опасность для человека, общества, окружающей среды.

Самое общее рассмотрение закономерностей технологического прогресса позволяет заметить, что обстоятельства, способствующие возникновению несча стных случаев и аварий, возникают по вполне объективным причинам.

Первая причина: с развитием техники опасность растет быстрее, чем про тиводействие ей.

Вторая причина, делающая условия труда и жизни человека более жестки ми и опасными, это рост цены ошибки.

Третья причина - привыкание человека к опасности.

Помимо общих причин, обнаруживается много разнообразных, чисто ин дивидуальных факторов, главным образом психологического порядка, способст вующих преднамеренным нарушениям правил безопасности труда и росту числа несчастных случаев (показная смелость, недисциплинированность, склонность к риску и многие другие).

Одним техническим путем проблема безопасности не решается. С совер шенствованием техники, повышением ее надежности и безопасности недостатки человеческого фактора становятся более заметными, поскольку в общей массе происшествий ошибки человека приобретают все большую значимость.

Причины ошибочных действий человека многообразны. Это могут быть чисто субъективные факторы: отсутствие у человека необходимых для данной ра боты качеств психологического или физиологического порядка, недостаток зна ний или опыта, нарушение физического или эмоционального состояния и пр.

Внутренние факторы могут порождаться и внешними обстоятельствами. На не счастные случаи влияют и многие социальные факторы, такие как психологиче ский климат в коллективе, принятая система стимулирования труда, условия жиз ни. Выявление и предупреждение причин ошибок, преднамеренных и случайных опасных действий человека оказывается задачей высокой сложности.

В силу многообразных причин (организационных, технических и/или лич ностных) нормальный рабочий процесс может быть нарушен нештатным событи ем - опасной ситуацией, которая, по определению, создает повышенную угрозу для работника;

опасная ситуация может перейти в инцидент, аварию, несчастный случай.

Современный специалист, кроме профессиональных знаний, навыков, спо собностей к оперативному мышлению и др. (необходимых при нормальном тече нии рабочего процесса), должен владеть специальными знаниями и навыками действий применительно к данной опасной ситуации, не впадать в панику, прояв лять волю и т.д.

Психология безопасного труда, как научная дисциплина, призвана нахо дить и предлагать практическим работникам конкретные рекомендации по реше нию этих задач. В конечном итоге, человеческий фактор должен стать надежным звеном в системе мероприятий обеспечения безопасного труда.[2] Литература:

1. Котик М. А. Психология и безопасность. Изд. 2-е, испр. и доп. — Таллин: Валгус, 1987. — с, илл.

2. Материалы сайта http://flogiston.ru (дата обращения: 12.09.2010).

АНАЛИЗ, АКТУАЛЬНОСТЬ СОВРЕМЕННЫХ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ ЛАГОВ Перехода Сергей Юрьевич МГУ им. адм. Г.И. Невельского, г. Владивосток Научный руководитель: д-р тех. наук, проф. Завьялов В.В.

Одной из важнейшей задачей судовождения была и остается задача авто номного определения путевой скорости и угла сноса судна. Эта задача в настоя щее время успешно решается разнообразными техническими средствами навига ции. Согласно требованиям ИМО и Регистра судоходства РФ на судах водоизме щением 500 регистровых тонн и более, должны быть установлены устройства для измерения скорости и пройденного расстояния – лаги. Информация о скорости судна, выдаваемая лагом, совместно с данными от приборов курсоуказания, ис пользуется для решения традиционных задач счисления пути и обеспечения нави гационной безопасности плавания.

Увеличение количества транспортных и промысловых судов, рост их тон нажа и скоростей привели к возрастанию интенсивности судоходства на основных морских путях. В связи с этим возросли требования к технико-экономическим ха рактеристикам лагов и появились специфические требования к их выходной ин формации. Индукционные лаги, устанавливаемые в настоящее время на судах, не отвечают возросшим требованиям к точности и надежности измерения скорости вследствие непостоянства погрешностей [1, 2].

Теоретические и экспериментальные исследования, проводимые с целью дальнейшего совершенствования и развития аппаратуры автономной навигации, привели, по мнению отечественных и зарубежных специалистов, к разработке достаточно перспективных гидроакустических измерителей скорости с линейной базой направленных преобразователей, к которым относятся два основных типа:

корреляционные измерители скорости (КИС) и интерполяционные измерители скорости (ИИС). Принципы работы этих лагов основаны на корреляционных и интерполяционных способах обработки огибающих амплитуд эхо-сигналов, при нятых минимум на два приемных преобразователя. Корреляционные и интерпо ляционные способы обработки сигналов начали интенсивно исследоваться с сере дины 1950-х годов. Эти типы лагов имеют хорошие перспективы в производстве и эксплуатации благодаря их полной автономности, простоте технического вопло щения, высокой точности и способности работать в сложных гидрометеорологи ческих условиях. Ряд моделей КИС, кроме информации об абсолютной (или отно сительной) скорости судна, позволяют одновременно получать информацию и о глубине под килем.

Значительный вклад в создание корреляционного лага был сделан в 70-е годы. Достаточно детальные исследования по оценке перспектив использования корреляционного метода для измерения скорости морских объектов были выпол нены в США компанией "Дженерал электрик". Координацию исследований и тех ническую помощь осуществляла корпорация "Сперри". В 1975 г. были успешно проведены океанские испытания [3].

К 1973 г. относятся первые сообщения о разработке шведской фирмой "Юнгер инструмент" первого промышленного образца корреляционного лага "SAL-ACCOR" для морских судов.

В 1977 г. группой научных сотрудников Акустического Института АН СССР был предложен, а затем и испытан в океанских условиях корреляционный лаг, обеспечивающий повышенную точность измерения скорости судна в услови ях его движения с боковым сносом.

В 1979 г. появились рекламные сообщения компании "Дженерал электрик" о разработке промышленного образца корреляционного лага "Quo Vadis" (торго вая марка компании) для морских объектов различного назначения. Рекламируе мому лагу приписываются высокие технические характеристики, в том числе воз можности измерения, и при любых глубинах под килем по сигналам от дна и в условиях качки. В этот же период появилось сообщение о модели корре ляционного лага МХ-810 (США), имеющей дальность действия по глубине 5100 м.

Таблица 1. Тактико-технические данные современных корреляционных гидроакустических лагов Лаг (фирма, страна) Quo-Vadis Дже Параметр SAL-T3 Конси нерал электрик MX-810 США лиум Швеция США Частота излучаемых сиг 150 12 налов, кГц Возможность работы по сигналам объемной ре Предусмотрена Предусмотрена Предусмотрена верберации (режим отно сительного лага) x, y,z, H x, y, H x, H Измеряемые величины Диапазон измерения ско ± 50 уз - рости 0.02% при погр. опред.

уз Точность измерения ско ± 0.1 уз расст. 0.4% рости 0.2% при 10 уз Время сглаживания дан 1,8с - ных скорости Рабочая глубина под ки до 250 до 6000 до лем, м Учет изменения скорости не требуется не требуется не требуется звука в среде Диаметр антенны, мм 122 х 144 - База, мм 35 - Масса комплекта 23 кг - Данный тип измерителя абсолютной скорости, к сожалению, до сих пор не нашел практического воплощения в нашей стране в виде отечественного прибора для судов ММФ. Это направление исследований не нашло отражения и в плане НИР ММФ, хотя рассматриваемый измерительный комплекс позволяет опреде лить не только абсолютную скорость, но и одновременно получать информацию о глубине. При глубинах свыше расчетных лаг автоматически переводится в режим измерения относительной скорости.


Основные тактико-технические данные этих лагов приведены в Таблице 1.

При работе корреляционного лага в реальных условиях, на входах его вы числительного устройства кроме полезных сигналов всегда будут присутствовать помехи. Отношение сигнал/шум будет непостоянным вследствие изменения рас стояния до отражающей поверхности и изменения ее отражательных характери стик. Возникает необходимость оценки влияния этих факторов на погрешность лага. Также не стоит и забывать о различных погрешностях корреляционного ла га. Структура погрешностей имеет довольно сложный характер. Эта сложность определяется главным образом принципом измерения, т.е. обоснованием корре ляционного способа определения скорости и особенностями проверки и регули ровки лага. Как известно [4], основную группу погрешностей составляют сле дующие погрешности:

1. Методические погрешности, к которым относятся погрешности, связан ные с методом измерения скорости и определения угла сноса, а также с примене нием упрощенных формул для их определения (допущения, принятые при выводе формул). Методические погрешности возникают вне корреляционного измерите ля скорости и обусловлены физической сущностью образования эхо-сигналов и принятым способом обработки информации.

2. Инструментальные погрешности, к которым относятся погрешности, возникающие при прохождении эхо-сигналов через передающий, антенный, при емный и измерительно-вычислительный тракты устройства, а также погрешности, обу словленные самим излучаемым сигналом (нестабильность излучаемой частоты и т.д.).

Следует отметить, что разделение погрешностей на методические и инст рументальные несколько условно, так как величины методических погрешностей также зависят и от характеристик аппаратуры. Так, например, флуктуационные погрешности измерителя скорости обусловлены как физической сущностью обра зования эхо-сигналов, так и свойствами аппаратуры, и поэтому они относятся как к методическим, так и инструментальным.

Исходя из описанного выше, складывается единая картина, из которой можно выделить следующие задачи и цели на будущее:

- повышение эффективности автономных технических средств навигации путем уменьшения влияния различных помех и погрешностей;

- исключение зависимости от зарубежных фирм-производителей навига ционной аппаратуры;

- развитие собственной научно-производительной базы путем разработки современного относительного гидроакустического лага с линейной базой направ ленных приемников.

Литература 1. Иванченков В. П. Некоторые проблемы создания судовых относительных лагов // Су достроение, 1986, № 12. – С. 22-24.

2. Завьялов В.В. Некоторые аспекты развития судовых лагов // Проблемы развития мор ского транспорта на Дальнем Востоке: Тез. докл. \ Межвуз. науч.-техн. конф., Ч.2. – Владивосток:

ДВГМА, 1997. – С. 74– 75.

3. Абрамович Б.Г. Судовые измерители скорости. Владивосток: ДВГМА, 2001. 50с.

4. Букатый В.М., Дмитриев В.И. Гидроакустические лаги. – М.: Пищевая промышлен ность, 1980. -175с.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОГРАМННО-АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ В ОБРАБОТКЕ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ Хоменко Дмитрий Борисович МГУ им. адм. Г.И. Невельского, г. Владивосток Научный руководитель: канд. физ.-мат. наук, доцент Акмайкин Д.А.

0007177@mail.ru Использование радиолокационного оборудования стало неотъемлемой ча стью современного судоходства. Судовая навигационная радиолокационная стан ция (РЛС) является основным радиотехническим устройством, обеспечивающим безопасность мореплавания. Все суда, осуществляющие морское и речное сооб щение оборудуются современной радиолокационной аппаратурой, позволяющей своевременно и с высокой точностью (метры – десятки метров), определять со стояние окружающей судно обстановки.

Дальность действия радиолокационной станции определяется максималь ным расстоянием между радиолокатором и объектом, который может обнаружить РЛС. Обнаружением называется процесс принятия решения о наличии или отсут ствии радиолокационных сигналов в условиях помех. Дальность действия радио локационной станции зависит, в первую очередь, от параметров станции и отра жающего объекта. Таким образом, дальность действия радиолокатора в свобод ном пространстве зависит от длительности импульса, импульсной мощности, типа отражающего объекта и от коэффициента направленности антенны. Кроме того, на дальность действия оказывают влияние отражение радиоволн от земной или водной поверхности и состояние атмосферы [1].

Как правило, для правильной оценки окружающей обстановки или предпо лагаемого маневра, судоводителю недостаточно информации об окружающих судно объектах, данные о которых он получает с монитора РЛС. Необходимо так же учитывать такие важные для судоходства факторы как силу и направление ветра, течение, состояние морского волнения. Если ветер и течение можно опре делить с помощью дополнительного оборудования, то высота и направление волн определяется только визуально, что в условиях плохой видимости или в ночное время сделать практически невозможно.

Практически в судовых навигационных РЛС широко используются методы подавления пассивных помех вызванных интенсивным отражением от взволно ванной морской поверхности, грозовых облаков и сильных осадков. Проанализи ровав сигнал вызванный данными помехами, видится возможность создания ал горитма для определения силы и направления волнения морской поверхности.

Для получения исходной информации использовалась судовая РЛС JMA 2044, основные параметры которой приведены в таблице 1[2]:

Таблица 1. Технические и навигационные характеристики РЛС JMA- Максимальная дальность 32 мили;

Минимальная дальность не более 32 метров;

Точность определения расстояния не хуже 22 метров;

Напряжение питания 11 – 43 В пост. тока;

Поляризация радиоволны горизонтальна;

Ширина диаграммы направленности антенны:

Горизонтальная 2.4 град;

Вертикальная 30 град;

Частота вращения антенны 24 об/мин;

Несущая частота 9445 мГц;

Импульсная мощность 4 кВт;

Длительность зондирующих импульсов 0.12;

0.5 мкс;

Частота зондирующих импульсов 820 имп./с;

Промежуточная частота 60 мГц Для дальнейшего анализа аналогового сигнала станции, использовалась плата аналогово-цифрового преобразования (АЦП) Ла-н20-12PCI. Прибор пред назначен для работы в составе персонального компьютера (ПК) типа IBM PC/AT.

Основное назначение прибора – преобразование непрерывных (аналоговых) входных сигналов в цифровую форму, которая удобна для дальнейшей обработки сигнала при помощи ПК [3].Технические характеристики устройства приведены в таблице 2:

Таблица 2. Технические данные АЦП Ла-н20-12PCI Число аналоговых входов 2 синхронных (два канала АЦП);

Конфигурация аналоговых однополюсные;

входов Входное сопротивление (Им 50 Ом;

педанс) разъем BNC;

Входная полоса частот анало 40 МГц;

гового канала Диапазоны входного напря ±2 В, ±1 В;

±0 4 В;

+0,2 В;

жения Защита по напряжению ана ±7.5 В;

логовых входов Объем буфера памяти 256 кСлов;

Передача данных АЦП по прерываниям;

программный обмен;

Тип АЦП последовательно-параллельный;

Разрешение 12 бит;

Максимальная частота дис 50 МГц;

кретизации от внутреннего кварцевого генератора, от Запуск АЦП внешней тактовой частоты;

Внешняя тактовая частота ТТЛ-совместимый сигнал, меандр. Период должен находится в диапазоне 0,2мксT20нc;

Защита по напряжению входа внешней тактовой частоты ±5 В;

Источник синхронизации канал 0, канал 1 или внешний;

по фронту или по спаду уровня напряжения тип синхронизации сигнала канала 0, 1 или внешней синхрониза ции;

Внешний сигнал синхрониза аналоговый, в диапазоне ±5 В;

ции Тип входа синхронизации открытый/закрытый;

Число уровней порога син хронизации Для того чтобы подключить АЦП Ла-н20-12PCI к РЛС JMA-2044, на по следней возникла необходимость коммутировать дополнительные выходы (Xt1 Xt4):

xt1 – видеосигнал с выхода приемника;

Xt2 – кванты кругового угла антенны;

Xt3 – начало отсчета курсового угла антенны;

Xt4 – импульс синхронизации;

Входы/выходы Ла-н20-12PCI:

Xp1 – вход внешней синхронизации;

Xp2 – вход внешней тактовой частоты;

Xp3 – вход аналогового канала 1;

Xp4 – вход аналогового канала 0;

Xp5 – вход синхронных цифровых данных.

После преобразования входного аналогового сигнала судовой РЛС в циф ровые значения, появляется возможность его дальнейшего анализа. Данные в АЦП сохраняются во внутренней памяти платы. Для проведения необходимых расчетов, в системах математической обработки MATLAB, Mathcad и похожих программах, данные из внутренней памяти АЦП необходимо сохранить в памяти компьютера в отдельный файл [4].

Для получения данных с помощью языка C++ необходимо задать основные параметры работы АЦП и задать переменные, для сохранения информации на внешний носитель или жесткий диск компьютера.

Рис. 1. Схема коммутации судовой РЛС JMA–2044 и платы АЦП Ла-н20-12PCI.

Пример получения блока данных с АЦП представлен ниже[5]:

...

IADCDevice* pADC;

short buf[4096];

...

// Инициализация объекта IADCDevice...

pADC-ClearInterrupt();

pADC-Start();

while (WaitForSingleObject(hEvent, 3000) == WAIT_OBJECT_0) { pADC-GetData(ADC_DATA_MODE_CONVERT2INT16, buf, sizeof(buf), 0);

...

// Обработка данных...

pADC-ClearInterrupt();

pADC-Start();

} pADC-Stop();

...

pADC-Release().

Из представленного листинга программы видно, что задание параметров платы происходит путем загрузки в нее первоначальных настроек, загруженных в регистры платы, в разделе инициализации объекта. Блок программы отвечающий за обработку данных не приводиться, т.к. может быть многовариантным в зави симости от задач обработки. Для данной работы наиболее оптимальным является сохранение данных в отдельный файл в бинарном (двоичном, BIN, RAW и т.д.) формате. Дальнейшую обработку оптимально проводить в среде обработки Mat lab. Результат такой обработки можно представить как в цифровом, так и в графи ческом виде. Кроме того, математические пакеты имеют встроенные средства цифровой обработки информации такие, как Фурье-анализ, двумерный спек тральный анализ, сплайновую и вейвлет фильтрацию.


Литература 1. Байрошевский А.М. Судовые радиолокационные станции.;

Изд-во: Морской транспорт., - Ленинград, 88. – С.199 – 202.

2. Лоскутов Н.В.. Малогабаритная радиолокационная станция JMA-2044. Пособие по изучению - Владивосток.: МГУ. - 2002.-18 с.

3. Шиляев П. и др. Динамические параметры аналогово-цифровых преобразователей. М.:

машиностроение, 1994, №2.

4. Подбельский В.В., Фомин С.С. Программирование на языке Си: Учеб. пособие. – 2-е доп. изд. – М.: Финансы и статистика, 2003. – 600 с.

5. Описание унифицированных драйверов для работы с платами ЛА-XXX в операционной системе Windows 95/98/Me/2K/XP., ЗАО «Руднев-Шиляев», руководство пользователя, 2001. – 78 с.

СУДОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ И СИСТЕМЫ МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В САМОРЕГЕНЕРИРУЮЩИХСЯ ФИЛЬТРАХ Галстян Гарик Гагикович МГУ им. адм. Г.И. Невельского, г. Владивосток Научный руководитель: д-р тех. наук, профессор Кича Г.П.

garik_18_88@mail.ru На сегодняшний день для очистки горюче-смазочных материалов (ГСМ) в судовой технике все чаще стали применять саморегенерирующиеся фильтры (СРФ). Эти очистители способны работать в автоматизированном режиме без «ручной» чистки фильтрующих элементов (ФЭ) в течение длительного времени.

Механизация и автоматизация процесса регенерации ФЭ выдвинули более жест кие требования к фильтровальным материалам (ФМ) СРФ. При высокой пропуск ной способности и эффективности отсева они должны хорошо регенерироваться, не забиваться отложениями на тяжелых режимах функционирования, иметь дли тельный ресурс работы между химическими чистками ФЭ очистителя.

d d Б P Б A L А Г B B K d М С С Б N T Вид A L A KL B K B С М М С Рис 1. Геометрия новых сеток полотняного переплетения Для СРФ особый интерес представляют фильтровальные сетки (ФС), так как они обладают высокой прочностью и хорошо регенерируются, способны работать при различных законах фильтрования.

Разработка новых тканых ФС полотняного переплетения с расположением проволок утка вплотную и регулированием параметров геометрии сеток выбором оп тимальных диаметров проволок утка и основы, шага основы дала возможность полу чить ФМ с высокими функциональными свойствами.

Геометрия ФС полотняного переплетения (Рис. 1) определяется шагом ос новы То, диаметрами основной dо и уточной dy проволок. Суспензия фильтруется через наружный задерживающий участок в виде прямоугольника. Далее поток разветвляется и проходит через два внутренних задерживающих участка, попе речное сечение которых имеет форму криволинейных косолежащих треугольни ков ABC.

Тонкость отсева н1 наружного фильтрующего участка находится неслож но: она равна диаметру уточной проволоки. Тонкость отсева внутренних задержи вающих участков формируется двумя скрещивающимися нитями утка и прово локой основы. Достаточно точное определение диаметра наибольшего шара, спо собного проникнуть через внутреннюю пору сложной пространственной структу ры, методами Евклидовой геометрии затруднено. Для расчета применены мето ды дифференциальной геометрии. Они обеспечивают не только высокую точ ность расчета, но и более простое выражение для тонкости отсева.

Определение диаметра наибольшего шара, проникающего в фильтрат, по строено на концепции нахождения методами дифференциальной геометрии точек К, L, М касания шара цилиндров основы и утка. Геометрическое место точек, формирующих наиболее узкое сечение канала, через которое пройдет шар с d =, лежит в пл. KLM. Исходя из особенностей геометрии ФС, целесообразно рассмот рение задерживающей способности внутреннего канала через эффективность фильтрования суспензии порой в самом узком ее сечении, образованном криво линейными треугольниками ABC в пл. PBN (Рис. 1).

Моделирование и оптимизация ФС позволили выделить показатели гео метрии и структуры, определяющие их эксплуатационные свойства. От формы внутренних поровых каналов сеток зависит их пропускная способность, регене рируемость и грязеемкость. С уменьшением коэффициента формы порового кана ла число пор на единице поверхности, регенерируемость и грязеемкость ФС по вышаются, гидравлические свойства и пористость ухудшаются.

Результаты исследования структуры ФС позволили разработать принципы повышения эффективности сеток полотняного переплетения:

– формирование с целью повышения полноты и стабильности тонкости отсева геометрической структуры сеток, обеспечивающей двухступенчатое последовательное фильтрование суспензий наружным и внутренним задержи вающими участками;

– разрешение противоречия между полнотой отсева и грязеемкостью, про пускной способностью и регенерируемостью ФС при фильтровании крупнодис персных загрязнителей путем оптимизации геометрических параметров сеток за счет перераспределения эффективности наружного и внутреннего задерживаю щих участков, усиления роли и повышения грязевой нагрузки наружного участка;

– приближение самого узкого участка сечения порового канала к поверх ности ФМ и увеличение числа поровых каналов на единице его поверхности при фильтровании суспензий с повышенным содержанием крупных частиц, соизме римых с тонкостью отсева сетки;

– применение структур с доминирующей ролью внутреннего задерживаю щего участка при фильтровании тонкодисперсных суспензий, имеющих дисперс ную фазу с высокими адгезионными свойствами, и наружного при фильтровании грубодисперсных суспензий, образующих на ФМ осадок высокой пористости;

– перераспределение функциональных характеристик ФС, достигаемое варьированием параметров их геометрии за счет усиления главных свойств, а также использование для СРФ топливных и смазочных систем судовых энергети ческих установок материалов с регулярной поровой структурой.

Рассматривается абсолютная тонкость отсева.

На сегодняшний день на кафедре «судовых двигателей внутреннего сгора ния» в Морском государственном университете ведется активная работа по соз данию фильтровального материала (ФМ) максимально пригодного к условиям ра боты в саморегенерирующемся фильтре типа СРФ. Особый интерес представляют ФМ типов ОПВ и ПН.

В типоразмерном ряду сеток ПН (см. таблицу) у всех образцов неизмен ными остаются пористость равная 0.55 относительных единиц, критерий совер шенства структуры – 0.28, критерий эффективности сеток – 0.58 и коэффициент формы пор – 2.4. При этом число пор на см-2 может варьироваться от 4785 до 29940, это увеличение в свою очередь обратно пропорционально сказывается на изменении коэффициента проницаемости от 8.4 до 52.4 и предела прочности от 2.3 до 5.6. Отсюда следует, что если ФЭ планируется запустить в производство и заранее известен характер и величина нагрузок, то следует искать компромисс между числом пор и прочностными характеристиками, но при этом следует отме тить, что критерий эффективности сеток типа ПН равен 0.58 во всем типоразмер ном ряду. Более высокими прочностными характеристиками обладают ФС типа ОПВ.

В типоразмерном ряду сеток ОПВ (см. таблицу) у всех образцов неизмен ными остаются пористость равная 0.52 относительных единиц, критерий совер шенства структуры – 0.65, критерий эффективности сеток – 0.98 и коэффициент формы пор – 2.1. При этом число пор на см-2 может варьироваться от 1860 до 11600, это увеличение в свою очередь прямо пропорционально сказывается на изменении полноты отсева, и обратно пропорционально – на изменении коэффициента прони цаемости и предела прочности. Такой диапазон вариации параметров ФС помо жет подобрать материал ФЭ оптимально сочетающий в себе взаимноисключаю щие параметры при удержании критерия эффективности сеток на уровне – 0.98.

В качестве заключения следует отметить:

- сетки типа ОПВ обладают гораздо большим коэффициентом проницаемо сти, чем ПН, что может свидетельствовать о лучшей геометрической способности поры задерживать частицы загрязнений;

- сетки типа ОПВ обладают большим пределом прочности, чем ПН, что может говорить о более высоких механических свойствах и способности работать при высоких давлениях;

- ФЭ из материла типа ПН обладают меньшим удельным весом, что выгод но его отличает перед ОПВ в условиях, когда требуется сократить массу механизма.

Литература 1. Кича Г.П. Докторская диссертация.

2. Сборник докладов 57-й международной молодежной научно-технической конференции «Молодежь – наука - инновации».

3. Журнал «Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего востока» 2010 № АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА В ДИЗЕЛЬНЫХ УСТАНОВКАХ НЕФТЕНАЛИВНЫХ СУДОВ Дрозд Михаил Сергеевич, Панасенко Андрей Александрович МГУ им. адм. Г.И. Невельского, г. Владивосток Научный руководитель: д-р тех. наук, профессор Слесаренко В.Н.

Экономия энергетических ресурсов относится к главнейшим задачам транспортного и энергетического машиностроения. Одним из путей её решения является внедрение высокоэкономичных двигателей с повышенной степенью теп лоиспользования и сокращению затрат энергии на собственные нужды. Однако, применение современных высокофорсированных малооборотных дизелей (МОД), использующих низкосортные тяжёлые топлива, изменило и перераспределило члены баланса теплоты, что, в свою очередь, вызвало проблему обеспечения по требностей ходового режима судна в тепловой и электрической энергии только за счёт систем утилизации вторичных энергоресурсов (СУВЭ).

Как известно, потребителями топлива в составе судовой дизельной энерге тической установки (ДЭУ) являются главные двигатели (ГД), вспомогательные дизель-генераторы (ДГ) автономной электростанции и вспомогательные котлы. В связи с применением более эффективных ДГ и вспомогательных котлов, для них также произошли изменения в статьях теплового баланса. Поэтому изменился и КПД ДЭУ, характеризующий степень её теплотехнического совершенства и опре деляющийся отношением суммы тепловых эквивалентов механической, электри ческой и тепловой энергии, выдаваемых судовым движителям, общесудовым, технологическим, производственным и другим потребителям, к теплоте сгорания расходуемого топлива.

Целью данной статьи является постановка задачи диссертационного иссле дования по повышению эффективности современных систем утилизации тепла.

При оценке эффективности ДЭУ и её способе утилизации тепла, в первую очередь, необходим термодинамический анализ ГД, показывающий всестороннее представление о характере использования энергоресурсов, об удельном весе теп ловых потерь. Для этого мы использовали метод, основанный на составлении теп лового (энергетического) баланса, показывающий распределение потоков тепла.

Внешний энергетический баланс двигателя дает нам представление о ха рактере распределения теплоты, выделяющейся при сгорании топлива, по основ ным статьям расходования [1]. Для его составления фиксируются входные и вы ходные потоки энергии двигателя (рис.1).

После группировки одноимённых потоков получаем уравнение энергети ческого баланса в абсолютных и относительных величинах:

BQH = Pe + (GГ I Г GBO I BO ) + (GM I M GM I M ) + (GПВ I ПВ GПВ I ПВ ) + (GBO I BO GBO I BO ) + QOCT P '' ' '' ' '' ' Q ПОД = Q ПОЛ + Q Г + QМО + Q ПВ + QВО + QОСТ ;

100% = q ПОЛ + q Г + q МО + q ПВ + q ВО + qОСТ, - численно равно эффективному КПД двигателя e.

где q ПОЛ Рис. 1 Внешние энергетические потоки ДВС:

Q ПОД - количество теплоты, подведённое при сгорании топлива;

В – расход топлива;

Р QН - теплота сгорания топлива;

Q ПОЛ - полезная теплота, эквивалентная эффектив ной мощности (работе) двигателя;

Ре - эффективная мощность двигателя;

G – массо вые расходы;

I ', I '' - энтальпия на входе и выходе;

ВО – надувочный воздух;

М – сма ' '' зочное масло;

ПВ – пресная вода;

Г – отработавшие газы;

I ВО, I BO, I BO - энтальпии атмосферного воздуха, наддувочного воздуха на входе в цилиндры и наддувочного воздуха за турбокомпрессором;

QОСТ - остаточный член баланса (охлаждение форсунок, тепло вое излучение и т.д.) Анализ энергетического баланса современных высокофорсированных су довых МОД показывает [2], что значительная доля теплоты, подведённая с топли вом, теряется с выпускными газами ( q Г 25.5 27% ), на охлаждение наддувоч ного воздуха от турбокомпрессора ( q ВО 12 14.5% ) и с охлаждающей втулки цилиндров пресной водой ( q ПВ 5.5 7.5% ) и в сумме, практически, соизмеримы с эффективной КПД двигателя ( е 48.5 52% ).

При сравнении этих показателей с показателями двигателей предыдущих поколений [2, 3, 4] становится видно, что произошло перераспределение энерге тического баланса, а именно, уменьшился отвод теплоты с выпускными газами на 7 - 9% и охлаждающей пресной водой на 3-7%, увеличился отвод теплоты с охла ждением наддувочного воздуха на 3-4%, увеличился эффективный КПД двигателя на 6 - 8%. Все эти изменения обусловлены, в основном, изменением их темпера турного уровня: снижением температуры выпускных газов, увеличением темпера туры охлаждающей воды и температуры воздуха после турбокомпрессора.

Снижение количественного и, особенно, температурного потенциала энер гии отработавших газов, на фоне применения низкосортных топлив высокоэконо мичными МОД, значительно сокращает возможности её эффективного использо вания и приводит к пересмотру ряда использовавшихся ранее технических реше ний по системам глубокой утилизации тепла для получения механической, элек трической и тепловой энергии.

Для нефтеналивных судов СУВЭ отличаются особенностями комплектова ния, а также разнообразием режимов и условиями технической эксплуатации (ТЭ) ГД. Вопрос влияния различных схемных решений на эффективность СУВЭ не достаточно изучен и незначительное количество работ посвящено вопросам со вершенствования ТЭ СУВЭ судов. Для подробного исследования различных тех нических решений по компоновке и анализу эффективности СУВЭ на оптималь ном (85% от номинального) режиме нагрузки ДЭУ было решено использовать имитационное моделирование [5]. Исследовалась обобщённая схема ДЭУ танкера с номинальной мощностью ГД 11520 кВт и удельным расходом топлива г/(кВт*ч), включающая в себя системы утилизации теплоты уходящих газов, над дувочного воздуха, охлаждающей втулки цилиндров пресной воды, а также раз личные варианты комплектации судовой электростанции с помощью ДГ, утили зационных турбогенераторов (УТГ) и валогенераторов (ВГ). В качестве основного критерия эффективности (целевой функции) был принят дополнительный эконо мический эффект ЭСЛ, получаемый за весь срок службы судна (25 лет) по срав нению с «нулевым» вариантом, который не предусматривает использование вто ричных энергоресурсов. При условии выравнивания рассматриваемого и нулевого вариантов по полезному эффекту целевая функция определяется по формуле:

З ЗГ ЭСЛ = Г, К Р + ЕН где З Г - общие годовые затраты на установку;

К Р - норма реновации;

Е Н - нор матив приведения разновременных затрат.

Полезный годовой эффект ДЭУ определяется в соответствии с выражением:

n n П Г = N ГДi + N OCi + QOCi i + QОУ ОУ + Q П. ГР I П. ГР Т НГ, i =1 i = где N ГДi, N OCi, QOCi - соответственно эффективная мощность ГД, потребление общесудовым оборудованием электрической и тепловой энергии на i-м режиме;

i - относительная продолжительность i-го режима (ход, манёвры, стоянка с гру зовыми операциями и др.);

QОУ, ОУ - тепловая нагрузка и продолжительность работы опреснительной установки.

В результате вышеуказанного исследования было установлено, что эффек тивность разных СУВЭ существенно отличается с тепловой и технико экономической точек зрения и, в значительной степени, зависит от типа исполь зуемого в установке топлива.

При исследовании СУВЭ (см. рис.2) с использованием ДГ в качестве ос новного источника электроэнергии, работающих на дизельном топливе, наиболь шая тепловая эффективность и самый высокий КПД ДЭУ, достигаются при ути лизации теплоты всех трёх вторичных энергоресурсов ( q Г, q ВО, q ПВ ) с турбоком паундной системой (КТ).

Рис. 2 Термодинамические показатели эффективности вариантов дизельной установки:

k u - коэффициент использования топлива;

В Го - годовая экономия топлива по сравне нию с нулевым вариантом Д0;

- кпд ДЭУ.

В связи с тем, что современные ДГ способны работать (и на многих судах работают) на тяжелых сортах топлива, была произведена оценка эффективности работы установки на тяжелом топливе. Так, при рассмотрении той же самой СУВЭ с использованием ДГ в качестве основного источника электроэнергии, но работающих на едином с ГД тяжёлом топливе, оказалось, что значения исследуе мых термодинамических параметров и масса установки (с учётом оборудования для подогрева топлива) меняются не существенно.

Тем не менее, работа ДГ на тяжёлом топливе сильно сказывается на техни ко-экономических характеристиках ДЭУ (см. рис.3,а;

3,б). Относительно простая система (Д1) с использованием ДГ в качестве основного источника электроэнер гии, теплофикационного утилизационного котла (УК) в качестве основного ис точника тепловой энергии и опреснительной установки (ОУ) для утилизации теп лоты, уходящей с охлаждающей водой, требует больших (на 1 - 4%) затрат на то пливо, чем системы (Т2, Т3 и КТ) с воздухоохладителем и УТГ, но в технико экономическом отношении ни сколько им не уступает и даже превосходят их. А именно, снижение строительной стоимости, снижение металлоёмкости, простота конструкций, надёжность и значительное уменьшение трудоёмкости при ТЭ, что не маловажно при тенденции перехода на безвахтенное обслуживание машинного отделения.

Рис. 3. Дополнительный экономический эффект ЭСЛ, снижение общих годовых затрат З Г и затраты на топливо ЗТ установки по сравнению с нулевым вариантом (Д0).

ДГ работают на дизельном топливе (а) или на тяжёлом топливе (б) Д – СУВЭ на основе ДГ;

В – СУВЭ на основе валогенератора;

Т – СУВЭ на основе УТГ;

К – с турбокомпа ундной системой.

Заключение: Повышение эффективного КПД судовых дизелей и последо вавшее за ним перераспределение теплового баланса, неизбежно привело к уменьшению теплотворной способности уходящих газов и уменьшению их тем ператур, из-за этого, существующие на сегодняшний день технические решения по комплектации СУВЭ стали нерентабельными и дорогостоящими и, в то же время, произошло увеличение мощностей судовых электростанций (на танкерах от 4 до 6% от мощности ГД), увеличились потребности к тепловой энергии (на танкерах до 32% от общего расхода энергии). Возникает противоречивое положе ние: в ДЭУ стали применять высокоэффективные двигатели, имеющие расход то плива на 10 - 12% меньший, чем у двигателей предшествующих поколений, были достигнуты высокие мощности, но вот ощутимого прироста к КПД ДЭУ практи чески не произошло. Уменьшение тепловых потерь с отработавшими газами стало ограничивать в возможностях применения на суднах эффективных СУВЭ, обес печивающих все энергетические потребности ходового режима. И поэтому реаль ная выгода от использования экономичных дизелей оказывается, в пересчёте на расход топлива судовой ДЭУ, меньшей, чем собственно по дизелю (в связи с не добором электрической мощности, ранее обеспечивающейся системами глубокой утилизации вторичных энергоресурсов и достигавшей 6% мощности ГД).



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 9 |
 



Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.