Пропульсивные системы что это

ПРОПУЛЬСИВНАЯ УСТАНОВКА

часть судовой энергетич. установки, энергия к-рой приводит в действие движители. В состав П. у. входят генераторы рабочего тела (напр., парогенераторы), двигатели (дизели, турбины и т. п.), передачи (напр., редукторы), валопроводы, движители, а также системы дистанц. управления гл. двигателями, автоматизир. контроля параметров и т. п.

Смотреть что такое «ПРОПУЛЬСИВНАЯ УСТАНОВКА» в других словарях:

Пропульсивная установка — Движитель устройство, преобразующее энергию двигателя либо внешнего источника в полезную работу по перемещению транспортного средства. Например: Колесо автомобили, локомотивы, велосипеды и т. д.. Гусеница гусеничные трактора, танки, некоторые… … Википедия

ГЛАВНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА — составная часть судовой энергетической установки, предназначенная для обеспечения движения судна. В общем случае Главная Энергетическая Установка состоит из 2 взаимосвязанных частей генераторной и исполнительной: в первой подготавливается… … Морской энциклопедический справочник

ПРОПУЛЬСИВНЫЙ КОМПЛЕКС судовой — Происхождение: от англ. propulsion движение Гидромеханическая система, включающая корпус судна и пропульсивную установку, в которой энергия рабочего тела преобразуется в упор, сообщающий движение корпусу судна. Пропульсивная установка является… … Морской энциклопедический справочник

вертолёт — летательный аппарат тяжелее воздуха, у которого подъёмная сила и тяга для горизонтального полёта создаются одним или двумя т. н. несущими винтами. Вертолёт может взлетать вертикально с места без разбега и садиться без пробежки, он может… … Энциклопедия техники

вертолёт — Рис. 1. Основные схемы вертолётов. вертолёт — летательный аппарат, у которого подъёмная сила и пропульсивная сила для горизонтального полёта создаются одним или несколькими несущими винтами (НВ). В. может совершать вертикальные взлет и… … Энциклопедия «Авиация»

вертолёт — Рис. 1. Основные схемы вертолётов. вертолёт — летательный аппарат, у которого подъёмная сила и пропульсивная сила для горизонтального полёта создаются одним или несколькими несущими винтами (НВ). В. может совершать вертикальные взлет и… … Энциклопедия «Авиация»

Вертолёт — Bell 205 … Википедия

Wärtsilä — У этого термина существуют и другие значения, см. Вяртсиля (значения). Wärtsilä Oyj Abp … Википедия

Атомный ледокол «Вайгач» — загорелся в Красноярском крае, погибли два человека. Ниже приводится справочная информация. Вайгач атомный ледокол, предназначенный для проводки судов в устья сибирских рек, отличается уменьшенной осадкой. Судно было построено на финской… … Энциклопедия ньюсмейкеров

Источник

Прогресс движителей: пропульсивные системы современных яхт

Шоу номер два. Конкурс Best of Boats продолжает удивлять

Краткий обзор новинок некоторых трансмиссий пропульсивных установок прогулочных судов, а также примеры их применения, дающие представление о направлениях движения технической мысли.

Одни из представленных здесь типов трансмиссии (систем передачи энергии/вращения от двигателя гребному винту) появились на свет века назад, «стаж» других, еще недавно считавшихся технологиями будущего, ограничивается двумя десятилетиями и даже меньше. Тем не менее все они остаются в строю, а некоторые постоянно совершенствуются в направлении повышения эффективности, экономичности, надежности, позволяющих продлить срок службы привода при меньших затратах на его техническое обслуживание.

Водометы

Такой движитель чаще применяют на небольших яхтах, тендерах и аквабайках, хотя также известны примеры использования водометов на крупных судах. Одной из таких является Azzam (Lürssen, 2013 г.) — самая крупная суперяхта планеты. При длине 180 м, ширине почти 21 м и водоизмещении 14 000 т габаритная осадка этой гигантской яхты вместо ожидаемых 6−7 м составляет всего 4,3 м, что должно вызывать некоторое удивление. А все объясняется просто: в качестве движителей на Azzam стоят водометы, и это позволяет яхте посещать относительно мелководные акватории, недосягаемые для обычных судов даже меньшей длины и водоизмещения.

Главные двигатели — два дизельных MTU 20V 8000 и две газовые турбины General Electric LM2500 (каждый агрегат мощностью по 23 500 л. с.). Все технические подробности относительно этой яхты до сих пор держат в секрете, поэтому остается только делать предположения. Правда, обоснованные.

Один из простых путей ухода от кавитации на водометных движителях — применение поджатия выходного сопла

По фотографии в начале статьи можно заключить, что бортовые водометы — маршевые, сопряженные с двигателями MTU. Они оборудованы заслонками заднего хода, скорее всего, поворотными; помимо того, маневренность реализуется за счет двух разнесенных по бортам балансирных рулей под днищем. Два средних водомета — разгонные, так называемые бустерные, работающие по мере востребованности, в частности — для достижения заявленной максимальной скорости хода 31−32 узла.

Если на Azzam стоят агрегаты KaMeWa (Швеция) серии S3 200 (уже были проекты крупных моторных яхт с этими водометами и такими же двигателями MTU), оценочный КПД установок превысит 0,60−0,62 — весьма неплохо для водометов на таких скоростях.

Помимо KaMeWa, на моторные яхты и круизеры устанавливают водометные агрегаты Hamilton (Новая Зеландия), Castoldi (Италия), Wärtsilä и Alamarin (Финляндия), MJP (Хорватия), Doen WaterJets (Австралия) и др. А общемировой тренд — максимальное упрощение и удешевление конструкций движителей этого типа.

Гребные валы с полупогруженными винтами

Такие устройства нередко называют приводами Арнесона, хотя они могут быть изготовлены вовсе не компанией Twin Disk (США). Просто с момента появления этой революционной трансмиссии в начале 1980-х годов имя изобретателя Говарда Арнесона стало нарицательным.

Направлением вектора упора и его положением относительно ватерлинии такие приводы схожи с водометом, хотя этим, да еще отсутствием выступающих частей под днищем (снижение сопротивления судна) сходство и ограничивается. К числу других особенностей относятся поперечная тяга, соединяющая приводы для их синхронизации, «шпора» под валом (повышение маневренности) и — главное! — суперкавитирующий винт, работающий в пограничной (вода-воздух) среде.

Сегодня валы с полупогруженными винтами применяют на своих проектах немало яхтенных верфей. Например, все модели Pershing оборудованы такой трансмиссией. А вот еще одна реализация — быстроходная яхта Thunder Child II (XSV 20) компании Safehaven Marine (Ирландия), спущенная на воду в феврале 2019 года.

На снимке Thunder Child II в эллинге; видны трубы, подводящие воздух к гребным винтам на малом ходу. Цель — посредством вентиляции избежать режима, когда винты, будучи полностью погруженными, окажутся гидродинамически «тяжелыми»

Судно из стеклопластика (длина 23 м, ширина 5,4 м, водоизмещение 29 т) с катамаранными обводами на значительной части корпуса, оборудованное четырьмя двигателями Caterpillar C8.7 по 650 л. с. и приводами France Helices SDS3L, способно развивать 50 узлов. Как видно на фото, приводы с полупогруженными винтами расположены параллельно плоскости днища (угол килеватости на транце не менее 22°), чтобы соответствовать волновому склону за кормой. Выбор четырех моторных установок (вместо двух более мощных) обусловлен желанием сэкономить на весе двигателей и трансмиссии.

Судно отличают также оригинальные обводы в носовой части, способность к самовосстановлению, автоматические интерцепторы Humphree (хотя валы могут перемещаться в вертикальной плоскости) и высокая мореходность: оно прошло испытания в Атлантическом океане при высоте волн 5 м.

Приводы с частично погруженными винтами также выпускают компании Flexitab (Италия), DBD и MDS (Австралия), ZF-SeaRex (Германия) и др. Некоторые, например Eco Surface Drives (США), устанавливают над винтом полукольцо для повышения маневренности судна.

Днищевые колонки

Azipod (AZImuthing POdded Drive). Так называют многие электрические «капсульные» приводы подобного типа, хотя Azipod — это зарегистрированная торговая марка, со временем тоже ставшая именем нарицательным. Такой привод (по сути, пропульсивная установка), включающий в себя «ногу», помещенный в гондолу электродвигатель переменного тока и гребной винт фиксированного шага, имеет ряд преимуществ перед классической конфигурацией, состоящей из двигателя, вала и винта (плюс электродвигатель-генератор для гибридной установки). Он допускает компактное размещение дизель-генераторов; отпадает необходимость в редукторе, длинном гребном вале и руле — поворотом гондолы меняется вектор тяги винта, и судно изменяет курс. При этом сам электродвигатель управляется преобразователем частоты, выдавая номинальный крутящий момент в любом направлении во всем диапазоне скоростей.

Несмотря на потери при двойном превращении энергии (сначала из механической в электрическую, а потом снова в механическую), выигрыш состоит в экономичности, возможности часто менять режимы нагрузки гребного винта (в том числе прямой ход-реверс), повышении маневренности судна — гондола или вся «нога» полноповоротные (360°). Если мощность первых установок не превышала 1,5 МВт, то сегодня она достигает 25 МВт. Такие установки применяют в основном на пассажирских судах, судах ледового плавания, обеспечения платформ и грузовых.

Compact Azipod — новый тип установки с диапазоном мощности от 400 кВт до 5 МВт, уже встречающийся на суперяхтах. От «классического» Azipod отличается формой стойки/»ноги» с поворотным механизмом и стабилизатором. Вместо одно- или двухобмоточного двигателя переменного тока традиционной концепции Azipod устройство Compact Azipod включает в себя синхронный двигатель с постоянными магнитами и охлаждением непосредственно от окружающей морской воды. Преобразователь частоты обеспечивает управление скоростью и крутящим моментом.

Compact Azipod, применяемый на суперяхтах: в верхней части устройства (внутри корпуса судна) расположены электросистемы, внизу (в гондоле) находится электродвигатель, а между ними проходят силовые кабели

Один из новых проектов с приводом такого типа — моторная яхта Artefact (Nobiskrug, 80 м). Как мы уже писали, она станет первой гибридной яхтой с двумя дизелями Caterpillar 3516 (2340 кВт), солнечными панелями и электрическими колонками Аzipod С, соответствующей требованиям стандартов Tier III. Система распределения мощности Onboard DC Grid обеспечивает судну дополнительную экономичность, позволяя двигателям работать с переменной скоростью и использовать накопленную энергию. На судне также применяется автономная система контроля распределения нагрузки между источниками энергии.

Для суперяхт сегодня предлагают SISHIP SiPOD-M (Siemens) — эффективную дизель-электрическую силовую установку с одним или двумя винтами. Ее эффективность увеличивается за счет небольшого диаметра гондолы и обтекаемой формы всей конструкции привода.

CRP Azipod — комбинация вального привода с установкой Compact Azipod, где гребные винты расположены на одной оси (лицом к лицу), но без физического их соединения. Система работает наподобие винтов с противоположным вращением и, как считается, повышает общую гидродинамическую эффективность более чем на 10%.

Такая установка применена на проекте суперяхты Tuhura (Oceanco, 115 м). Ее энергоустановка состоит из шести генераторов по 1000 кВт. Вырабатываемая ими электроэнергия должна распределяться между двумя колонками Azipod по 2200 кВт и остальными потребителями на борту посредством сложной полностью интегрированной электронной системы; при этом идет зарядка батарей (их общий вес 35 т), которые могут обеспечивать движение яхты в течение 12 часов.

Проект Tuhura (Oceanco) удивляет не только архитектурными формами (яхта напоминает гигантское каноэ), но и передовыми техническими решениями

Так выглядит CRP Azipod на проекте Tuhura; кормовая часть устройства служит пропульсивной установкой и выполняет миссию рулевого устройства

IPS. Впервые появившись в 2005 году, этот тип трансмиссии прочно обосновался в яхтенной индустрии. Сформировался даже определенный пул компаний, предпочитающих эти днищевые колонки другим приводам; среди них в Европе лидируют Azimut и Cranchi (Италия). Сегодня выпускают два типа колонок: IPS (Inboard Performance System) от Volvo Penta и Zeus — совместный продукт Cummins и ZF. Первое их принципиальное различие — IPS имеет два тянущих соосных винта, у Zeus они толкающие; второе различие — объемы их производства несопоставимы (в пользу шведов), поэтому дальше скажем о новациях у IPS.

Постоянно модернизируя линейку IPS, в этом году компания на базе обновленного дизельного двигателя D6 выпустила новые агрегаты D6-IPS400, D6-IPS450, D6-IPS500, D6-IPS600, D6-IPS650 с мощностным диапазоном 300−480 л. с. Помимо увеличившейся мощности, двигатели получили обновленную систему смазки, новый коленвал и поршни.

Что касается трансмиссии/колонок, то в целях повышения надежности и долговечности конструкции усилены ключевые узлы, валы и подшипники, стал доступен мониторинг качества масла и существенно упростилось обслуживание колонки. Новый масляный фильтр расположен внутри корпуса судна, и можно масло менять только раз в два года. Датчики, измеряющие перепад давления масла в фильтрах, заранее определяют степень их засорения, а во время процедуры замены масла (занимает не более 15 мин) лодка теперь может оставаться на плаву.

Системы IPS с днищевыми колонками можно применять на лодках длиной от 30 до 110 футов. Требуется минимум два модуля, но известны проекты яхт, где стоят три и даже четыре такие установки (Quad). Крупнейшей (пока) яхтой с установками IPS является Unique (Amer Yachts, 110 футов). Судно водоизмещением 102 т с четырьмя IPS1200 (900 л. с.) развивает свыше 30 узлов, а на крейсерской скорости 25 узлов общий расход топлива составляет 502 л/ч.

Самой мощной установкой (снова пока) является D13-IPS1350 (1000 л. с.), и яхт с ними уже немало. Минувшим сентябрем у причалов выставки в Каннах можно было увидеть «тройные» D13-IPS1350 на Azimut 78 Fly, Azimut S8, Extra 86 Fast (ISA, Palumbo Superyachts); у всех скорость выше 30 узлов, как и у модели BeachClub 660 (Van der Valk), где преду-смотрена спаренная установка.

Кстати, Volvo Penta уже представила гибридную концепцию для IPS, где между дизелем и колонкой стоит электродвигатель, питаемый литиево-ионными аккумуляторами. При выключенной муфте работает только электричество, а при включенной можно использовать дизель (двигатели объемом 8−13 л) и электричество параллельно. Натурные испытания этой системы планировали на начало 2020 года. Предполагается, что система будет доступна в коммерческом сегменте в 2021 году, после чего появится версия для прогулочных судов.

Extra 86 Fast во время церемонии спуска яхты на воду

Extra 86 Fast на ходу

Не стану разубеждать скептиков относительно привлекательных качеств IPS: экономичности, маневренности, повышенной динамики, пониженного шума и вибрации (как минимум, в сравнении с вальным приводом), широкого мощностного диапазона (300−1000 л. с.). Признаю, что при наезде на серьезное препятствие подводная часть системы отрывается (без нарушения герметичности корпуса) и безвозвратно теряется. Но также замечу, что, по данным Volvo Penta, на сегодня выпущено более 25 000 установок IPS, и популяция их продолжает расти.

Saildrive Electro. Днищевые колонки для парусных яхт как привод от двухтактных бензиновых двигателей появились еще в конце 1970-х годов. А Saildrive Electro — электрическая днищевая колонка — одна из последних разработок Volvo Penta, показанная осенью в Каннах. Ее презентацию провели на 40-футовом парусном катамаране Fountaine Pajot. Литиево-ионные батареи (2×20 кВт∙ч) приводили в действие электродвигатели (2×15 кВт), которые, в свою очередь, вращали винты Saildrive.

В зависимости от состояния моря система обеспечивает запас хода до 25 миль на скорости 6 узлов; при максимуме 8 узлов цикл составляет 1 час. Более типичный сценарий — использование электрического привода Saildrive для маневрирования в марине при заходе-выходе. По сравнению с аналогичным дизельным двигателем здесь достигается большая мощность и крутящий момент на низких скоростях. Привод управляется EVC2 — системой с новым интерфейсом, который «заведует» навигацией и контролем заряда аккумулятора с выводом на монитор Glass Cockpit System. Бортовые бытовые системы, включая кондиционер, могут питаться от аккумуляторов в течение 12 часов в тишине.

Главные преимущества Saildrive Electro — экономичность и бесшумная работа

Но теме электродвижения и гибридных судовых пропульсивных систем, которые становятся все более востребованными в мире, по-видимому, следует посвятить отдельную статью.

Транцевые колонки

Впервые серийный образец трансмиссии этого типа, названный Aquamatic Drive, представила Volvo Penta в 1959 году на выставке в Нью-Йорке. Потом появился образец от MerCruiser, показанный в 1961 году в Чикаго. А в 1982 году колонки Aquamatic получили соосные разнонаправленные винты Duoprop. Что касается наших дней, то транцевые колонки выпускают и другие производители, однако новшествами могут похвастаться преимущественно шведы.

DPI. Эта модель колонки, предназначенная для работы с дизельными двигателями D4 (150−320 л. с.) и D6 (340−440 л. с.), получила новую гидравлическую муфту сцепления, обеспечивающую бесшумное и плавное включение, электронное рулевое управление даже для одиночного двигателя, что обеспечило более высокую маневренность лодки на предельно малых скоростях (троллинг), более четкое функционирование джойстика и интеграцию динамической системы позиционирования. Также были внедрены дополнительные датчики диагностики и мониторинга работоспособности системы, что позволяет говорить о более продолжительных периодах между ТО и увеличении срока службы привода.

Forward Drive (FWD). Эта транцевая колонка с соосными тянущими винтами появилась раньше DPI. Гребные винты FWD находятся под днищем и смещены относительно винтов колонок DPH и DPS почти на 700 мм в нос, ближе к центру тяжести корпуса. При незначительной потере скорости это дает заметное повышение маневренности, а вместе с большим углом откидки формирует контролируемую волновую систему, дающую возможность любителям вейкбординга и вейксерфинга использовать обычный катер. В сочетании с дополнительными устройствами (в частности, балластной цистерной) это позволит профессиональным спортсменам добиваться более высоких результатов. Колонки FWD могут сопрягаться с бензиновыми двигателями V6 (240/280 л. с.) и V8 (300−430 л. с.).

Поворотно-угловая транцевая колонка Volvo Penta DPI — высокий крутящий момент при низких оборотах и быстрое ускорение при умеренном расходе топлива

Помимо спорта, колонки Forward Drive имеют широкий спектр применения на катерах различного назначения

Hydropod Итальянская компания AS Labruna разработала HydroPOD — гидравлический привод, который может работать как обычная транцевая колонка или с полупогруженным винтом, вращаемым гидромотором. Посредством группы гидроцилиндров привод может вращаться на 360°, подниматься или опускаться, а также менять угол, регулируя дифферент судна. Передаваемая на винт мощность ограничена 500 л. с. (крутящий момент до 2500 Н.м). Особенностью этой трансмиссии является большой крутящий момент при низких оборотах винта, что полезно на стадии разгона судна при выходе на глиссирование.

Пропульсивные системы/трансмиссии современных яхт

Прямая валолиния (L-Drive)
Наиболее традиционный тип трансмиссии, используемой в настоящее время. Включает гребной вал, присоединенный к фланцу двигателя (чаще через редуктор), проходящий через днище судна и кронштейн на корпусе. Ускоренный поток, создаваемый винтом, обтекает руль, повышая подъемную силу на нем. Дает минимальные потери мощности двигателя, хотя при существенном наклоне вала (для лодок небольшой длины) часть полезного упора винта теряется.

Валолиния с угловой передачей (V-Drive)
Двигатель расположен в корме; его выходной фланец (и редуктор) обращены в нос; связанный с ним промежуточный вал через угловую передачу передает крутящий момент уже на гребной вал, который проходит через днище. Такая трансмиссия позволяет высвободить полезный объем в корпусе и при установке двигателя под определенным углом снизить угол наклона гребного вала.

Водомет (Jet Drive)
Этот тип трансмиссии довольно распространен сегодня, в первую очередь по причине малой осадки судна, защищенности гребного винта (импеллера, рабочего колеса) и безопасности купающихся рядом с бортом. Для водометного судна задний ход реализуется не реверсом двигателя (редуктора нет), но, к примеру, заслонкой, опускающейся на сопло водомета и меняющей вектор тяги. Водометы более эффективны на быстроходных судах, поскольку КПД такой установки повышается с ростом скорости.

Гребные валы с полупогруженными винтами (Surface Drive)
Особенность этой трансмиссии в том, что гребные валы расположены за транцем. Управление курсом судна, как и дифферентом, осуществляется при помощи смещения вала посредством тяг/гидроцилиндров. Эффективна на высоких скоростях, но требует особой профилировки лопастей гребного винта и системы управления положением вала.

Транцевые колонки (Z-drive)
Иначе их называют поворотно-угловыми. Тип трансмиссии, у которой передача мощности (крутящего момента) от двигателя происходит посредством вала через транец судна на закрепленное там устройство с системой своих валов — наподобие подвесного мотора. Нижний горизонтальный вал вращает гребной винт. Колонка, также служащая для управления лодкой, имеет ограниченный угол откидки.

Днищевые колонки (Pod drive)
В эту группу попадают системы, имеющие характер не столько трансмиссий, сколько полноценных пропульсивных систем, объединяющих двигатели в широком мощностном диапазоне, движители (гребные винты) и связанные с ними узлы и агрегаты. Общим признаком является расположение системы под днищем судна, работающей как на создание упора, так и заменяющей собой руль.

Источник

Интегральная оценка пропульсивной системы судна с помощью математического моделирования

Реферат

Объем морских транспортировок сухих грузов, товаров и энергоносителей продолжает увеличиваться из года в год, в то же время глобальные экологические проблемы, предъявляют повышенные требования к комерческим судам в отношении их эффективности, продуктивности и экологической безопасности. Для удовлетворения строгих и часто противоречивых требований необходимо повышать уровень инженерных решений, и, следовательно, сложность современных пропульсивных систем морских судов. Современный уровень развития технологий обеспечивает множество возможностей для повышения эффективности пропульсивных систем, среди них – средства и устройства для повышения эффективности непосредственно силовой установки, а также оптимизация параметров пропульсивной эффективности судна. Однако обобщенное свойство системы не является суперпозицией свойств компонентов, составляющих данную систему, поэтому конечная цель оптимизации заключается не столько в достижении наибольшей эффективности каждого отдельного компонента, сколько в эффективной интеграции компонентов в единую систему.. Методики моделирования и расчетов пропульсивных систем судов приобретают все более важное значение в решении вышеуказанных комплексных проблем. Особенно, когда становится важной одновременная оценка эффективности, безопасности и надежности пропульсивных систем в реальных условиях эксплуатации и переходных режимах работы.

Методология системного анализа применяется для решения задач комплексного моделирования интегрированной пропульсивной системы судна. Системный анализ — это набор методологий и инструментов для расчетного моделирования динамических процессов, который обеспечивает целостное понимание работы системы и выявления существенных взаимосвязей между подсистемами. Применение системного анализа иллюстрируется путем моделирования пропульсивной установки судна совместно с системой воздушной смазки.

1. Введение

Значительное развитие конструкций пропульсивных установок было вызвано необходимостью уменьшения негативного влияния на окружающую среду, а также необходимостью снижения эксплуатационных затрат. Эволюция потребовала повышения эффективности не только двигателя, но и эффективности движения всего судна в целом. Исторически, введение новых требований регламента сопровождалось развитием конструкций пропульсивных систем судов. На рисунке 1 представлены шаги введения норм и правил и последующие тренды в развитии технологий, связанных с пропульсивными системами судов.

Рисунок 1. Движущие силы и тренды развития судостроения

Поршневые двигатели остаются основным источником энергии для пропульсивных установок судов, поэтому эффективность преобразования химической энергии топлива в механическую остается основным фактором улучшения пропульсивных установок с точки зрения расчетного показателя энергоэффективности (Energy Efficiency Design Index – EEDI). Одновременно с этим, жесткие ограничения по выбросам NOxограничивают повышение эффективности процесса сгорания топлива. Это давно известное противоречие в требованиях, в свою очередь, приводит к необходимости прикладывать усилия, в области разработки новых технологий и интеллектуальной интеграции, с целью улучшения конструкций пропульсивных установок судов. Индикатором таких усилий, является появление тренда на создания гибридных систем, которая также включает в себя разработку решений по интеграции систем.

Множество решений по улучшению систем движения уже разработано и представлено на рынке. Совокупность основных подсистем двигателя и существующих решений, которые формируют структуру экосистемы для пропульсивных установок судов представлено на рисунке 2. Однако комбинация различных технологий, применяемых одновременно, может не привести к ожидаемому улучшению из-за наложения противоположных эффектов, или даже привести к снижению общей эффективности в реальных условиях, непредусмотренных проектом. Более того, работа судна, имеет изменяющийся во времени профиль нагрузок, и изменяющиеся шаблоны перемещения грузов (длительность переходов, время загрузки-разгрузки, порты назначения, широты плавания). Все это влияет на энергетическую эффективность интегрированной пропульсивной системы. Таким образом, выбор наиболее подходящего решения и его конфигурации для конкретного судна является нетривиальной задачей.

Рисунок 2. Структура экосистемы пропульсивных установок судов.

Цель проектирования пропульсивной системы судна может быть определена как интеграция различных разнородных механических и электрических компонентов в единую хорошо работающую систему, обеспечивающую максимальную эффективность в широком диапазоне рабочих режимов. С учетом этого интеграция систем представляет собой оценку и оптимизацию поведения переменных состояния системы в разных областях с соблюдением правильного взаимодействия между компонентами. Очевидно, что такая интеграция должна быть выполнена на ранних стадиях проектирования корабля и системы, поэтому расчетное динамическое моделирование технических процессов приобретает большое значение. Однако вследствие сложности интегрированной пропульсивной системы разработка моделирующего инструментария для расчета всей системы в целостном виде не является простой задачей.

2. Инструменты системного анализа

2.1 Базовые принципы метода системного анализа

Давайте начнем с определения системы. По отношению к движению судна система может быть определена как совокупность компонентов и отношений, которые преобразуют входное воздействие в выходное значение для достижения заданной функции. Системный анализ — это метод изучения комплексных систем путем рассмотрения их компонентов и их взаимодействий. Метод системного анализа подразумевает включение нескольких последовательных шагов.

В самом начале должна быть определена область решаемых задач, и таким образом определяются рамки системы. Так, вопрос энергетической эффективности морского транспорта определяет границы системы для конкретных типов и размеров судов. Результаты первого шага устанавливают необходимые условия для второго и последующих шагов, где определяется уровень детализации и набор интерфейсов, необходимый и достаточный для решения поставленных задач. Например, корпус корабля может рассчитываться в детальном трехмерном приближении с помощью 3D гидравлического расчета на Супер ЭВМ, а может – в виде упрощенной характеристики зависимости сопротивления (или момента на винте) от скорости, загрузки и направления движения корпуса судна. Однако, стоит заметить, что на уровне спецификации интересов компоненты должны быть однородны для обеспечения связей между компонентами в единой расчетной схеме модели. (Например, выходные параметры из 3D-модели корпуса, это момент на валу или коэффициенты сопротивления, такие же как у модели в виде упрощенной характеристики).

Последний шаг методологии системного анализа заключается в составлении общей модели системы из иерархически организованных компонентов с выбором определяющих переменных и установлением связи между компонентами системы. Простейший пример состава модели – это пропульсивная установка, включающая два компонента: гребной винт и двигатель, которые взаимодействуют через вал. В результате мы получаем комплексную модель, состоящую из компонентов, описанных в виде математических моделей с требуемой степенью детализации и взаимными интерфейсами для обмена данными. Данная модель обеспечивает динамический расчет процессов в системе.

2.2 Математические основы системного анализа

Основываясь на выбранном уровне детализации, выполняется создание соответствующей математической модели для каждого компонента комплексной модели. Базовые уравнения, представляющие динамического поведение конкретного компонента, основаны на фундаментальных физических законах, эмпирических соотношениях или регрессионных моделях, полученных из реальных данных. Таким образом, в общем случае математическая модель компонента может содержать:

1) Систему обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ) в форме Коши:

где,— векторы дифференциальных переменных, алгебраических переменных и параметров, соответственно.

2) Систему линейных алгебраических уравнений:

где, – матрица констант, вектор решения и вектор коэффициентов правой части.

3) Систему нелинейных алгебраических уравнений:

Например, рассмотрим трансформацию одномерной модели диффузии с заданной границей и начальными условиями, которая описывается следующим уравнением:

Используя метод линий, пространственный оператор аппроксимируется конечными разностями и получается система полудискретных (дискретных по пространству и непрерывных по времени) обычных дифференциальных уравнений. Вместо одного пространственного уравнения мы получаем набор точек в пространстве, где решаются обыкновенные дифференциальные уравнения с производной по времени:

Таким образом полная математическая модель представляет собой систему нелинейных дифференциальных уравнений, дополненную при необходимости начальными условиями.

Кроме того, в структуру модели системы входят не только модели отдельных компонентов, но и дополнительные объединяющие уравнения (коннекторы), которые отражают взаимодействие компонентов. Обычно такие типы уравнений связаны с потоком жидкости, механическими движением (вращательным и поступательным), параметрами электрических систем и сигналами системы управления. Если для первых трех соединений набор переменных (давление, температура, сила, перемещение напряжение и т.п.) определен и фиксирован, то коннекторы к системе управления может содержать любой набор переменных, которые можно получить из датчиков и измерителей.

Набор взаимосвязанных динамических моделей с замыкающими, объединяющими уравнениями (коннекторами) образует модульную и многозадачную структуру для моделирования реальной системы. Следующий шаг в применении системного анализа – это выбор подходящей программной платформы, разработка кода и метода численного решения.

2.3 Программное обеспечение

Для реализации описанного выше системного анализа была выбрана программная платформа «Среда динамического моделирования технических систем «SimInTech» [3]. Данная среда предназначена для детального анализа стационарных и нестационарных процессов в различных технических системах, динамика которых может быть описана системой дифференциальных и алгебраических уравнений, непрерывными и дискретными передаточными функциями, и логическими условиями [4]. SimInTech предоставляет графическую среду для визуального проектирования математической модели в виде функционально-блочных диаграмм, а также для создания видеокадров оператора систем управления.

Преимуществом SimInTech является наличие встроенного языка программирования высокого уровня, обеспечивающего создание новых блоков в единой графической среде. Язык программирования позволяет создавать модели в виде системы дифференциальных и алгебраических уравнений, а также определять входные и выходные переменные непосредственно в графической оболочке без переключения между рабочими пространствами, таким образом пользовательский блок создается быстро просто и наглядно. Другим важным преимуществом перед конкурентами (ближайший аналог Matlab Simulink) является наличие оригинальных методов решения для систем дифференциальных уравнений и алгебраических уравнений, включая неявные методы Рунге-Кутта. Данные методы эффективны для решения жестких систем ОДУ и систем дифференциально-алгебраических систем с порядком больше 1, которые обычно появляются при моделировании комплексных систем, включающих электрические и механические системы [5].

Для моделирования пропульсивной системы судна разработана специальная библиотека блоков в среде SimInTech, что будет показано ниже. Данная библиотека предоставляет базовые строительные блоки в дополнение к широкому набору технических библиотек SimInTech. За счет чего пропульсивная система судна может быть сконструирована в виде иерархической диаграммы из выбранных компонентов. Созданная модель может быть легко реконфигурирована и настроена на проведения численных экспериментов для решения разных задач.

3. Cистемный анализ пропульсивного комплекса судна вместе с системой воздушной смазки

3.1 Описание системы

Рассмотренный реалистичный случай призван продемонстрировать применимость и возможности метода системного анализа для оценки интеграции пропульсивного комплекса судна. Рассматриваемая система – одна из наиболее энергетически эффективных и многообещающих технологий – система воздушной смазки (air lubricationsystem) (ALS), совмещенная с пропульсивным комплексом судна [6]. Воздушная смазка — это эффект снижения сопротивления корпуса судна за счет пузырьков воздуха, подаваемых под днище [7], [8], [9], [10]. Этот эффект прямо пропорционален эквивалентной толщине воздушного слоя:

Расход воздуха G_als определяет мощность насоса, необходимую для подачи воздуха под днище. Таким образом, для судна с шириной B_a, двигающегося со скоростью V_s, эффективность системы определяется балансом энергии, требуемой для закачки воздуха под днище и снижением расхода энергии на винт, вызванным снижением трения корпуса судна за счет воздуха. Поэтому выбор расхода воздуха определяет общую эффективность системы ALS.

Современные тренды развития дизельных двигателей с турбонаддувом, используемых для для привода движителя судов, направлены на увеличение тепловой эффективности и снижения выброса загрязняющих газов. Как результат этих усилий, эффективность турбокомпрессоров стала избыточна для двигателей, и эта дополнительная энергия может быть использована, после некоторых доработок, для подачи воздуха в систему ALS. Главная проблема такой системы вызвана тем фактом, что достаточная для двигателя подача воздуха из турбокомпрессора возможна только в узком диапазоне режимов. Более того, обычная практика работы судна на низких скоростях и, следовательно, на низкой нагрузке двигателя приводит к дальнейшему ограничению использования турбокомпрессоров двигателя как источника воздуха. В тоже самое время системы рекуперации тепла нашли применение в современных турбокомпрессорах, например, турбогидравлические системы и гибридные системы [11], [12]. Эти системы, если использовать их в режиме реверса для передачи энергии от двигателя к нагнетателю, могут помогать турбокомпрессору и увеличивать подачу воздуха для системы воздушной смазки (ALS) [13].

Согласно методу системного анализа, первый шаг — это определение объема задачи и границы рассматриваемой системы. Настоящая работа посвящена исследованию работы пропульсивной установки судна совместно с системой воздушной смазки, характеристики которой эквиваленты типовому сухогрузу дейветом 60000 тон.

Рисунок 3 показывает рассматриваемую систему ALS, объединенную с двигателем пропульсивной системы. Объем задачи и границы системы:

Оценить совместную работу следующих разнородных систем: корпуса судна оснащенного ALS, двигателя судна как источника воздуха и вспомогательной системы турбокомпрессора для компенсации отбора воздуха из двигателя.

Оценить систему управления и режимы работы.

Рисунок 3. Объем моделирования и границы системы ALS совместно с пропульсивной установкой.

3.2 Создание модели системы

Согласно системному анализу, следующий шаг после установления объема моделирования и границ системы – это определение функциональных взаимозависимостей, которое включает в себя декомпозицию системы в иерархию моделей и компонентов низкого уровня. Учитывая определенные выше границы, пропульсивная система судна считается состоящей из четырех основных функциональных компонентов: корпус судна, винт, двигатель и ALS [14]. Такое разделение позволяет одновременно определить основные взаимодействия между компонентами.

Так винт и двигатель объединены динамикой вращения вала винта, описываемого следующим уравнением:

На основании второго закона Ньютона, баланс сил сопротивления корпуса судна и упора гребного винта, связывающий корпус и винт, определяет изменение скорости корпуса судна.

Где коэффициент трения C_r зависит от толщины воздушного слоя под днищем судна:

Модель системы воздушной смазки обеспечивает распределение потока воздуха от двигателя под днищем судна, что определяет эффективную толщину воздушного слоя t_a. Таким образом модель ALS состоит из трубопроводной системы, регулирующего клапана отбора воздуха из системы двигателя и системы управления.

Функциональная диаграмма на рисунке 4 показывает общие интерфейсы взаимодействия в рассматриваемой между объектом и системой управления.

Рисунок 4. Состав модели пропульсивной установки судна с воздушной смазкой.

Предыдущие шаги, выполненные в рамках методологии системного анализа, определяют требования к процессу моделирования. На этой стадии каждый функциональный элемент подвергается дальнейшей декомпозиции в структуру иерархических компонентов, а затем каждый компонент описывается математически с требуемой точностью для отображения физических процессов с учетом заданных исходных требований и однородности общей модели системы. В результате выполнения данного шага методики создается библиотека компонентов в выбранной программной платформе. Общий вид библиотеки блоков представлен на рисунке 5. Далее по тексту приводятся примеры детального математического описания функциональных элементов.

Рисунок 5. Библиотека элементов, разработанная в моделирующей платформе.

3.3 Моделирование функциональных элементов

3.3.1 Двигатель

Как уже упомянуто выше основным требованием для математического описания, является достаточная точность этого описания для решения поставленной задачи в заданных границах системы. Модель должна описывать объект с приближением, обеспечивающим интеграцию его в общую функциональную диаграмму, и предоставлять достаточно информации для исследования процессов.

Ключевые динамические уравнения, необходимые для описания термодинамики двигателя, могут быть получены из законов сохранения энергии, примененных к подсистемам двигателя. Параметры температуры и давления газа в воздушном ресивере и выхлопной системе могут быть получены из закона сохранения энергии и массы. Так, массовый баланс расходов в/из воздушного ресивера определяет изменение давление в нем, согласно соотношению:

Здесь принимается, что температура воздуха T_s в ресивере постоянна и определяется системой охлаждения. Стоит отметить что расход воздуха в ALS (систему воздушной смазки) G_als определяется открытием или закрытием регулирующего клапана отбора воздуха согласно режимам работы этой системы, как описано далее.

В принятом допущении моделирования по средним значениям, двигатель рассматривается как последовательность соединенных сопловых отверстий, соответствующих цилиндрам и турбине турбокомпрессора. Таким образом масса воздуха и выхлопных газов, проходящая через двигатель, может быть описана общим уравнением течения сжимаемой среды через сопло в следующей форме:

Где – представляет собой эффективное проходное сечение эквивалентного сопла — входное и выходное давление.

Массовый расход топлива через двигатель пропорционален позиции клапана подачи от топливного насоса , которое определяется системой управления скорости:

Расход воздуха через компрессор в ресивер, может быть вычислен через уравнения изоинтропийной работы, необходимой для сжатия воздуха:

Мощность компрессора моделируется как динамическая передача энергии между турбиной и компрессором, в приближении системы первого порядка в следующей форме:

Где – изоэнтропийная работа расширения газа в турбине, определяемая следующим уравнением:

Основным выходом из модели двигателя, необходимым для интеграции в общую модель, является момент двигателя на валу, определяемый следующим уравнением:

Где IMEP и FMEP – это индикаторное среднее эффективное давление цикла и среднее эффективное давление трения, соответственно. FMEP рассматривается как эмпирическая функция, зависящая от скорости ne иположения топливной рейки . IMEP полагается как величина, пропорциональная подаче топлива и коэффициента (также называемого относительной тепловой эффективностью), который отражает нелинейную зависимостью между создаваемым моментом, подачей топлива и подачей воздуха.

В свою очередь, модель двигателя на вход требует следующие переменные: скорость вращения вала, положение топливной рейки и расход воздуха на систему воздушной смазки.

3.3.2 Корпус и гребной винт

Для моделирования корпуса и гребного винта используется упрощенная модель регрессии и (или) интерполяции. Сопротивление воды корпусу судна , представляет собой модель регрессии, полученную из дискретных экспериментальных точек, полученных методом оценки, предложенным в источнике [17]. Полученная сила сопротивления изменяется с использованием коэффициента снижения трения, представленного в уравнении (9).

Модель для тяги и момента гребного винта восстанавливается с помощью регрессионного анализа коэффициентов, полученных в результате тестирования гребного винта на открытой воде:

Система воздушной смазки связывает корпус, гребной винт судна и модель двигателя. Количество воздуха, забираемое от компрессора, определяет снижение трения корпуса. И наоборот, мощность на винте и момент на валу влияют на работу двигателя. Эти влияния могут значительно отличаться в зависимости от задачи системы управления движением. Целью управления может быть задание скорости движения судна или задание оборотов двигателя. Таким образом, модель системы управления в общей модели судна играет важную роль в достижении общей эффективности.

3.3.3 Система распределения воздуха

Система распределения воздуха предназначена для управления отбором воздуха от двигателя, транспортировки воздуха от двигателя, расположенного в корме, к распределительным устройствам на корпусе судна, расположенным в носовой части и районе киля. Таким образом, система ALS состоит из регулирующего клапана отбора воздуха и распределительных трубопроводов. Клапан моделируется как дроссель с переменным сечением. Массовый расход описывается моделью течения сжимаемой среды через сопло и определяется следующей зависимостью:

Где: – представляет собой изменяемое проходное сечение эквивалентного сопла.

– коэффициент расхода, который представляет собой эмпирическую зависимость, получаемую из данных производителя клапана.

– проходное сечение в зависимости от положения штока или другого исполнительного механизма, в зависимости от конструкции клапана, управляемого из системы управления.

Поток газа, проходящий через клапан, определяется: 1) площадью раскрытия клапана, 2) давлением в точке отбора в ресивере, 3) давлением на входе в систему распределения воздуха. В свою очередь, когда воздух проходит через разветвлённую систему трубопроводов, происходит потеря давления на трении и возникает задача определить давление после клапана для корректного расчёта расхода воздуха. Осадка корпуса суднаопределяет давление на выходе из системы:

Математическая модель течения газа в трубопроводной системе может быть получена из уравнений Навье-Стокса для сжимаемого газа, рассматривая уравнения сохранения массы, импульса, энергии в применении к контрольному объему (см. рис. 7). Для сокращения уравнения применяются следующие допущения: поток изотермный (T = const); уравнения интегрируются по круглому сечению для снижения размерности. Результирующая система дифференциальных уравнений в частных производных, описывающая поток газа в одномерном приближении, выглядит следующим образом:

Рисунок 7. Контрольный объем в трубопроводе

Далее, для включения модели течения газа в общую структуру модели система уравнений в частных производных, описанных выше, должна быть преобразована в систему обыкновенных дифференциальных уравнений. Для этого используем метод линий (MOL method) c дискретизацией по двум точкам и центру, одновременно преобразовываем уравнения к переменным массовый расход и давление.

Давление определяет условия на границах системы со стороны корпуса и ресивера двигателя, расход определяется через зависимость для клапана. Коэффициент трения вычисляется по формуле Колбрук-Уайта в следующем виде:

Благодаря гибкости платформы и возможности создавать свои блоки, модель системы распределения воздуха была создана на языке программирования в виде блока, см. рис. 8

Рисунок 8. Создание модели трубопроводов распределения воздуха в платформе.

3.3.4 Система управления

Одной из главных целей системного моделирования является оценка динамического поведения системы и взаимодействия компонентов. Поэтому интеграция системы управления и процессов ручного управления в общую модель приобретает особую важность.

Из функциональной диаграммы, полученной на шаге композиции, очевидно, что можно выделить четыре контура управления. Первый контур – это обязательный контур для любой пропульсивной установки – контур управления оборотами двигателя. Три других контура связаны с применением системой воздушной смазки судна (ALS). Требуемый поток воздуха для ALS управляется клапаном отбора воздуха от ресивера – это первый контур. В результате работы ALS и отбора воздуха давление в ресивере падает и необходима добавочная энергия от турбокомпрессора для компенсации – это второй контур управления. Третий контур — это управление непосредственно скоростью движения судна путем установления требуемой скорости вращения двигателя. Кроме задачи стабилизации система управления должна обеспечивать возможность непрерывного изменения заданной скорости, задаваемой оператором.

Несколько вариантов алгоритмов управления были разработаны с использованием стандартной библиотеки блоков. Типовые структуры приведены на рисунка 9 a,b,c. Они включают в себя классический PID регулятор, пропорциональный регулятор с обратной связью и пропорционально-интегрирующий регулятор в форме пространства состояний, кроме этого различные нелинейные компоненты были добавлены в управляющие алгоритмы, такие как мертвая зона, ограничитель и т.п.

9.a Классический ПИД регулятор (с встроенной цифровой производной) 9.b Пропорциональный регулятор с изодромной обратной связью 9.с Пропорционально интегрирующий регулятор в форме переменных состояния

3.4 Моделирование динамики интегрированной системы

После разработки индивидуальных компонентов модели, компоновки общей модели, определения всех интерфейсов, модель системы соединяется в единую расчетную схему путем соединения входов с выходами (см. рис.10). Одновременно для упрощения проведения расчётов, анализа и управления самими расчетами создан простой видеокадр управления с пользовательским интерфейсом (см. рис.11). Цель последующего моделирования – определение взаимного влияния друга на друга регуляторов управления.

Прежде чем переходить к обсуждению результатов расчетного моделирования, необходимо отметить важный момент – достоверность модели. Достоверность общей модели обеспечивается точной формализацией процессов, протекающих в субмоделях. Достоверность отдельных моделей в компонентах основывается на хорошо известных и широко используемых методологиях. Так модель двигателя, используемая в статье, была подтверждена путем сравнения с реальными данными эксплуатации и заводскими характеристиками. Результаты сравнения приведены в источниках [13],[16] и [19]. Результаты управления вспомогательной системой турбонагнетателя по наклонной и вертикальной характеристикам подтверждены экспериментально, смотри источник [20]. Достоверность модели корпуса и модели гребного винта, также как эффекта от воздушной смазки, подтверждается численными расчётами и полномасштабными экспериментами. Однако, результаты и данные не могут быть представлены поскольку основаны на проприетарных данных, полученных от верфи, которые не могут быть раскрыты по соглашению.

В процессе моделирования двигательная установка работала на 75% от максимальной долговременной мощности, которая соответствует проектной скорости 13 узлов. Затем клапан отбора воздуха получает команду обеспечить отбор 20% воздуха от номинального расхода на двигатель на данном режиме. После этого два варианта управления установкой движения были использованы:

В первом варианте поддерживались постоянные обороты двигателя. В этом случае скорость судна определяется сопротивлением корпуса судна.

Во втором варианте удерживалась постоянная скорость движения судна. В этом случае меняются обороты двигателя для поддержания заданной скорости.

Переходные процессы в различных системах представлены на рисунках 12-14. На рисунках с двумя кадрами, верхний кадр соответствует режиму с постоянными оборотами двигателя, нижний кадр – с постоянной скоростью судна. Стоит отметить, что система позволяет отображать любые параметры модели.

Главная проблема в совместной работе пропульсивного комплекса с системой воздушной смазки корпуса заключается в том, что значительный отбор воздуха вместе со значительным снижением трения, также существенно влияет на эффективность двигателя, за счет снижения давления продувочного воздуха на входе в цилиндры. Это происходит потому, что отбор воздуха работает также, как отбор мощности компрессора, в то время как мощность турбины остается постоянной или даже снижается. Таким образом, для востановления баланса мощности на валу турбокомпрессора необходим дополнительный подвод энергии. Дополнительную энергию обеспечивает вспомогательная система, подключенная к турбокомпрессору. Регулятор вспомогательной системы настроен на поддержание давления воздуха после турбокомпрессора на заданном проектном уровне. При таком астатичном режиме управления дополнительные затраты энергии прямо пропорциональны расходу воздуха на систему воздушной смазки, и желательный уровень экономии энергии за счета ALS может быть не достигнут. Как было показано в [13] и подтверждено экспериментально в [20], решение данной проблемы в использования наклонной характеристики регулятора – поддерживаемое давление продувочного воздуха ниже чем требуемое на данном рабочем режиме. Эффект от применения наклонной характеристики регулятора отчетливо виден на рисунках 13 и 14a, где представлены энергия вспомогательной установки и общий расход топлива.

Рисунок 12. Скорость судна и толщина воздушного слоя Рисунок 13. Расход отбора воздуха и вспомогательная энергия Рисунок 14.A Скорость двигателя, топливная рейка и расход топлива (FOC) Рисунок 14.B Скорость турбокомпрессора и давление нагнетания

Заключение

В данном отчете представлена общая схема методологии системного анализа. В исследовании указанная методология применялась, для оценки интеграции пропульсивной установки судна и системы воздушной смазки (ALS). Разработанная модель обеспечивает понимание поведения системы за счет расчётного моделирования комплексных физических процессов с учетом реального взаимодействия компонентов в системе.

Разработанная многокомпонентная модель, представленная в работе, подходит для синтеза интегральных систем пропульсивной установки судна и их расчетного моделирования в стационарных и динамических режимах работы, а также для оптимизации с использованием тех же моделей компонентов. Модель полностью параметризованная, а ее структура может быть легко модифицирована для исследования иного круга проблем, также при необходимости возможно добавление новых компонентов. Например, могут быть достаточно просто добавлены модели гребного винта, изменяемого шага или регулировочного клапана турбокомпрессора. Можно также вместо простого потока энергии для турбокомпрессора выполнить моделирование с учетом электрической и механической частей агрегатов для анализа переходных процессов в системе передачи энергии и управления. Также модель корпуса можно усложнить для учета динамики реального моря.

Последнее, но не менее важное: созданная структура модели, очень хорошо подходит для использования в модельно-ориентированном проектировании, например для виртуальных испытаний и цифровых двойников. Цифровые двойники обеспечивают связь данных реального мира с системной моделью, фокусируясь на различных аспектах работы системы в реальном времени и в динамических режимах в условиях реальной эксплуатации.

Литература

1) Dimopoulos, G.G., Kakalis, N.M.P., 2010, An Integrated Modelling Framework for the Design, Operation and Control of Marine Energy Systems, Proc. of the CIMAC Congress, Paper No.: 154

2) Stefanatos, I., Zymaris, A., et al., 2016, Assessment of LNG Carriers Electric Propulsion Configuration via Process Modelling, Proc. of the CIMAC Congress, Paper No.: 177

3) SimInTech website http://simintech.ru/?page_id=398 (last accessed on February 2018)

4) Kozlov, O.S., Skvortsov, L.M., 2016, MVTU software package in scientific research and applied developments, Math Models Comput Simul, Vol. 8, Issue 4, pp358-368

5) Skvortsov, L.M., Kozlov, O.S., 2014, Efficient implementation of diagonally implicit Runge-Kutta methods, Math Models Comput Simul, Vol. 6, Issue 4, pp415-424

6) Fukuda, T., 2015, Air lubrication method of hull using scavenging air of large marine engine, (in Japanese), Journal of the Japan Institute of Marine Engineers, Vol 50(2), pp89-92

7) Kodama, Y., Kakugawa, A., et al., 2000, Experimental study on microbubbles and their applicability to ships for skin friction reduction, Int. Journal of Heat and Fluid Flow, Vol.21, Issue 5, pp582-588

8) Kato, H., Kodama, Y., 2003, Microbubbles as a skin friction reduction device – a midterm review of the research, Proc. the 4th Symposium on Smart Control of Turbulence

9) Kodama, Y., Takahashi T., et al., 2005, Practical application of microbubbles to ships – Large scale model experiments and a new full-scale experiment, Proc. of the 5th Osaka colloquium

10) Hinatsu, M., 2013, Recent Activity on the Energy Saving for Ships Using Air Lubrication Method, (in Japanese), Japanese Journal on Multiphase Flow, Vol. 27

11) Sakairi, N., Tanaka, I., et al., 2013, Development of Turbo Hydraulic System on Large Marine Diesel Engine, Proc. of the CIMAC Congress, Paper No.: 146

12) Ono, Y., 2013, Solutions for better engine performance at low load by Mitsubishi turbochargers, Proc. of the CIMAC Congress, Paper No.: 15

13) Bondarenko, O., Fukuda, T., 2015 Consideration of Propulsion Engine Operation in Combination with Ship Hull Air Lubrication, Far Eastern Federal University: School of Engineering Bulletin, Vol.1, pp22-31

14) Bondarenko, O., Kashiwagi, M., 2010, Dynamic Behaviour of Ship Propulsion Plant in Actual Seas, Journal of the Japan Institute of Marine Engineers, Vol 45, pp76-80

15) Theotokos G.P., 2009, A Comparative Study on Mean Value Engine Modeling of Two-Stroke Marine Diesel Engine., In Proc.: The 2nd International Conference on Maritime and Naval Science and Engineering

16) Bondarenko O., Fukuda T., et al., 2013, Development of Diesel Engine Simulator for Use with Self-Propulsion Model. Journal of the Japan Institute of Marine Engineers, Vol. 48, pp 98-105

17) Holtrop, J. and Mennen, G.G.J., 1982, An approximate power prediction method. Int. Shipbuilding Progress, 29(335), pp166-170

18) Oosterveld, M.W.C., Oossanen, P.van, 1972, Recent Developments in Marine Propeller Hydrodynamics, International Jubilee Meeting 40th Anniversary of the Netherlands Ship Model Basin, NSMB Publication No. 433

20) Fukuda, T., Bondarenko, O., 2018, Combination of Propulsion Engine with Air Lubrication System for Ultimate Ship Efficiency, Journal of the Japan Institute of Marine Engineers, Vol. 53, No. 3 (to be published)

Источник