CC BY
27
Проанализировано современное состояние прогнозирования надежности машин и, в частности, пожарных автомобилей. Проведены исследования существующих методов прогнозирования надежности пожарных автомобилей для совершенствования и оптимизации процесса их технического обслуживания и предупреждения тем самым вероятности выхода из строя узлов пожарных автомобилей.
Ключевые слова: методы прогнозирования, надежность, пожарный автомобиль, техническое обслуживание.
Vasilyeva О.Е., Palkanynets V. V. Analysis of modern methods of predicting the reliability of fire engines to improve their maintenance
The current state prediction of machinery reliability, particularly fire trucks. Conducted a study of existing methods of predicting the reliability of fire engines to improve and optimize the process of maintenance and prevent thereby the probability of failure nodes fire trucks.
Keywords: forecasting methods, reliability, fireman car maintenance.
УДК 681.518.22 Астр. А.П. Смольянов1 -
Херсонський нащонтьний техтчний ушверситет
АНАЛ1З НАЯВНИХ ЗАСОБ1В КЕРУВАННЯ ДИНАМ1ЧНИМ ПОЗИЦЮНУВАННЯМ СУДНА
Проаналiзовано вiдомi засоби активного керування, як використовують для дина-мiчного позицюнування судна. Визначено, що очевидш переваги мають електрору-шшш системи типу А21РОЭ. Показано, що важливим при цьому е вибiр електричного двигуна та вказано на перспектившсть застосування при цьому вентильних двигун]в.
Ключовi слова: динамiчне позицюнування, активш засоби керування, електрору-шшш системи А21РОЭ, вентильний двигун.
Постановка проблеми. Ушкальне геостратегiчне положения Украши мiж крашами бвропи, Азií та Близького Сходу, зокрема вихвд до Азовсько-Чор-иоморського та Середземиоморського басейшв стимулюе розвиток власиого морського транспорту, який за перiод реоргаиiзацií економжи на рииковi ввдно-сини бшьшою частиною був знищений через його застаршсть, арешт, продаж суден за борги тощо. В таких умовах особливо1 актуальиостi набувають питан-ня дослiджеиня та застосування вiтчизняиих шновацшних технологiй управлш-ня суднами з врахуванням сучасних свiтових вимог судноплавства. Перспектив-ними та актуальними напрямками дослiджеиь е роботи щодо динамiчного пози-цiонуваиня (ДП) судна. Останне передбачае розроблення автоматизованих систем керування ДП судна iз застосуванням вiдповiдиих техиiчиих засоб1в, - так званих активних засобiв керування (АЗК).
Амамз вщомих 1мформац1ими\ джерел i публiкацiй показав, що пи-тання автоматизованого керування ДП судна становлять окремий та актуальний напрямок дослiджеиь [1, 2, 5-9].
Формуваммя цшей. Задача дииамiчиого позицiонуваиня (ДП) судна передбачае виртення двох основних завдання: 1) розроблення техшчного забез-печення та 2) розроблення шформацшного забезпечення з попередиiм анатом кнуючнх сучасних засобiв забезпечення виртення вказаних завдань. Технiчиi
1 Наук. кергвник: проф. Н.А. Соколова, д-р техн. наук
засоби забезпечення автоматизованого керування ДП судна застосовують для утворення штучних силових впливiв пiд час його ДП. 1з [3] вiдомо, що задача ДП судна, яка ктотно вiдрiзняeться ввд традицiйних задач керування рухом водних об'eктiв. Це пояснюеться тим, що шд час ДП рух судна здшснюеться вiдносно нерухомого балансувального режиму з малими значениями лiнiйноí швидкост! Тому вплив на корпус судна гiдродинамiчних сил, якi викликанi власним рухом судна, незначний та не утворюе значного впливу на динамку процеав керування. Визначальними пiд час ДП е сили та моменти збурюваль-них впливiв зовнiшнього середовища, засобш керування та реакция технолопч-ного обладнання. З огляду на це особливо!' уваги потребують питання аналiзу вiдомих техиiчних засобш для забезпечення ДП судна та визначення шнова-цiйних i перспективних напрямтв 1х розроблення i застосування.
Основний матерiал. Пiд час ДП гiдродинамiчна сила та момент на кермi значно вищi, нiж на корпус судна завдяки потоку води ввд гвинтгв. Проте вони е недостатшми для ефективного керування процесом позищонування в умовах ш-тенсивних зовшшшх збурювальних впливш. Тому шд час ДП на суднах вико-ристовують активнi засоби керування (АЗК): тдкермовувальш пристро!', криль-частi рушií, активш керма, поворотнi гвиитовi колонки та роздальш поворотнi насадки [3, 5, 7]. АЗК застосовують для покрашення маневрених характеристик.
На сучасному еташ еволюцií науково-технiчного прогресу та необх1днос-тi економií паливних ресурсiв, а також освоення альтернативних енергетичних джерел АЗК, пропоноваш до застосовування на суднах, повинш забезпечувати:
1. Економш паливно-енергетичних pecypciB;
2. Добра маневрешсть судна на малих швидкостях;
3. Можливкть свого (АЗК) застосування на суднах рiзних типiв та рiзного призначення.
Аналiз вщомих iнформацiйних джерел [1-3, 5-7] вказуе, що на сучасних суднах використовують рiзнi типи АЗК, яш вiдрiзняються особливостями конструктивного виконання, методами та способами забезпечення маневреносп судна, зручнiстю використання тощо. Поршняльний аналiз вiдомих тишв АЗК судна, mi використовують для його динамiчного позищонування (табл. 1), дае змогу зробити висновок, що очевидш переваги мають електрорушшш системи (ЕС) типу AZIPOD [1, 2, 7], яю вщповщають вказаним вимогам, зокрема забезпе-чують значну економда паливно-енергетичних ресурав та, водночас, добру маневрешсть судна, крiм того, застосування таких систем як АЗК дае змогу, завдяки порiвняно невеликому дааметра гребного гвинта, зменшити вiбрацií корпусу судна, знизити ефект кавiтацií та виключити ефект резонансу гребного гвинта. Тому очевидною е перспектившсть застосування саме таких АЗК для ДП судна.
Крш того, на сьогодш шд час використання електрорушiйних систем ДП одночасно впроваджують техиологiю CRP (contra-rotating propeller), яка по-лягае в тому, що гвинти розташовуються навпроти один одного та мають про-тилежний напрямок обертання, через що досягаеться максимальний рушiйний ефект [4].
Табл. Пор1енялышй аиалЬ су час них АЗК
Назва АЗК Коротка характеристика Застосування Переваги Недолжи
1 2 3 4 5
>К а Си з® К Н сЗ СГ Л ч 1 Дае змогу створювати силу тяги в будь-якому напрямку змшювати и величину. Поеднуе в соб1 фупкцм гвинта й керма, тому судна, що мають його як осиовний рушш не мають рульового пристрою, а 1х добра поворотюсть забезпечуеться змшою напрямку сили тяги. Як основний чае ¡6 керу-вання на буксирах, по-ромах, плавкранах, ри-боловних суднах. Як допошжний зааб керування на великих пасажирських суднах 1 танкерах. Судна, оснагцеш КР мають хоронп галь-м1вш якость Час гальмування у них значно менший, шж у суден з гребними гвинтами, а довжи-на гальмшного шляху не перевершуе довжини корпусу. - складшсть копструкни 1 вщносно велика маса КР; - велим напруження на диск \ лопас п шд час хвилювання моря, тому судна, що мають КД як основний рупий, не зас-тосовують для плавания у вшкритому морц - необхщшсть шип иного конструктивного захисту шд час плавания в льодах; - збшынуеться фактична осадка судна.
Активш керма (АК) [5-7] Це керма \з встановленими на них допом1жни-ми гвинтами, розташованими зазвичай на зад-нш крайш пера керма. АК перекладаеться з борту на борт звичайною кермовою машиною, але з метою пщвищення ефективносп керма граничш кути його перекладки збшынуються до 70° -90°. Використовують на малих швнд-костях до 5 вухив. За великих швидкостей гвинт АК вщключаетъся 1 перекладка керма зджсшосться в звичайних межах - до 35° на кожей борт. Чим бшьший кут перекладки, тим бшьша величина сили тяги гвинта, що досягае максимуму при куп перекладки ржпому 90°. Транспорта! 1 промис-лов1 судна. Дае змогу здшсню-вати повороти на малих швидкостях та за вщсутнос'п хо-ДУ- Шд час маневруван-ня на обмежених ак-вагор1ях гвинт АК можна використову-вати як основний рушш, що забезпе-чуе висок! маневре-ш якосп судна. - ускладнення копструкни пера керма; - пщвищення опору ру-ху судна при великих швидкостях; - недостатня надшнють [3]
Продовж. табл.
1 2 3 4 5
о э- о К Л— *? (Г) |В Он О « а Застосовують для керування носовим краем судна. Створюють силу тяги в напрям-ку, перпендикулярному д!аметральнш пло-щиш судна незалежно вщ робота головних рушив \ рульового пристрою. Судна р1зного призначення - можливють роз-вороту на м)'сц]" за вщеутноеп ходу; -вщхщтапщхщдо причалу практично лагом; - пщ час руху судна сш'льна робота твинта, керма \ ПП забезпечуе високу поворота сть судна, осюльки сила тяги ПП може створю-вати додатковий момент, який сприяе розвороту в той або шший бж.
I10В0р()ТШ ГВИНТ0В1 колонки (ПГК) [5-7] Це гребний гвинт, напрямок тяги якого мо-же змшюватися на 360° за рахунок повороту вщносно вертикально! ось Полшшення маневрених характеристик судна, оснаще-ного ПГК досягаеться за рахунок можливос-Т1 змши сили тяти за напрямком \ величиною. Як основний зааб керування на суднах, до керованосп яких пред'являються особливо висою вимоги, але швид-кють яких невелика (плавкра-ни, портов! буксири, пожежш судна). Як допошжний заем б керування на суднах, для яких за умовами роботи необхщно тривапий час утримуватися на М1сщ у вщкритому мор1 (кабеле-укладач!-, океаногра-ф1чш суд-на, плавуч1 буров1 установки та ¡н.) - забезпечуе добр1 маневреш характеристики судна.
На сьогодш провiдним розробником ЕС AZIPOD е компанiя ABB Marine (Фiнляндiя) [5, 6]. ЕС AZIPOD ще! компанп встановлеш на багатьох суднах, зокрема танкерах подвшно! дп "Mastera" i "Tempera", спроектованих Kvaerner-Masa Yards (зараз STX Europe) i побудованих Sumitomo Heavy Industries для Fortum Shipping; нафтоналивних танкерах, побудованих Samsung Heavy Industries для "Совкомфлот" тощо [5].
ЕС AZIPOD (Azimuthing Electric Propulsion Drive) е рiзновидом азимутального пiдкермовувального пристрою та складаеться з електродвигуна, розта-шованого в окремому корпусi - гондол^ гребного гвинта, що встановлюеться безпосередньо на валу електродвигуна та дизельного генератора, який виробляе електричну енергш для живлення двигуна (рис. 1). Встановлення гребного гвинта на валу електродвигуна дае змогу, уникаючи використання додаткових механiчних передач, наприклад валiв або редукторiв, передавати крутний момент з двигуна безпосередньо на гвинт, що тдвишуе коефщент корисно! дií такого привщного механiзму. Вiдмова вiд промiжних елементiв пропульсивно! системи дае змогу виключити втрати енергп, якi виникають пiд час передачi енергп з валу двигуна на гвинт [4, 6].
Рис. 1. ЕС Azipod [6]
ЕС Л71РОВ можуть обертатися (керувати напрямком руху навколо свое! вертикально! осi) без обмежень на 360 ° i призначеш переважно для роботи в дь апазонi номинально! потужностi 6-21 МВт залежно вiд розмiрiв платформи, умов зовшшнього середовища та конструкцi! гребного гвинта. Для роботи ру-шшно! ЕС Л21РОБ на суднi використовують електросилову установку. Генера-тори змшного струму подають на розподiльчi пристро! напругу частотою 50 або 60 Гц для забезпечення всiх суднових споживачiв, включаючи рушiй Л71РОБ (рис. 2) [6].
З врахуванням викладеного, очевидного важливого значення набувають питання щодо обгрунтованого вибору електричного двигуна ЕС та розроблення локально! системи керування ним. Останнiм часом увагу науковцi придтяють вентильним двигунам (ВД) [8-11] (рис. 3).
Рис. 2. Приклад типовое схеми силовог установки судна [6]
Рис. 3. Схема електрична принципова трифазного вентильного електропривода
Це пояснюеться цшою низкою конструктивних 1 техшко-експлуата-цшних переваг ВД пор1вняно з шшими типами електричних машин [9], зокрема:
• безконтактшсть i вiдсутнiсть вузлiв електричних машин, що потребують обслу-говування, так вiдсутнiсть ковзних електричних контакта ютотно шдвищуе тх ресурс (менший знос) i надiйнiсть;
• жорстка мехашчна характеристика i практично необмежений дiапазон регулю-вання частоти обертання (1:10000 i бiльше);
• можливють регулювання частоти обертання, як вниз (з постшнютю тривало допустимого i максимального моментiв), так i вгору вiд номшальнот частоти (з постшнютю потужносп);
• мшшальт масогабаритнi показники;
• мiнiмальнi струми холостого ходу i порiвняно вища продуктивтсть, нiж у шдт-кових електродвигутв такого ж розмiру;
• велика перевантажувальна здатнiсть по моменту ВД (короткочасно допустимий момент i струм можуть перевищувати номiнальнi значення в п'ять i бiльше ра-з!в);
• висока швидкод1я в перехщних процесах за моментом;
• покращет енергетичнi показники (ККД i коефiцieнт потужностi). ККД ВД пе-ревищуе 90 % i незначно вщхиляеться вiд номiнального при варiацiях наванта-ження.
У загальному випадку вентильним можна назвати будь-який електроп-риввд, в якому регулювання режиму роботи вщбуваеться за допомогою керова-них вентильних (напiвпровiдникових) перетворювачiв електрично! енерги: вип-рямляча, шпульсного регулятора постшного струму, перетворювача частоти. У бшьш вузькому загальноприйнятому сенсi вентильний електропривiд (ВЕП) або вентильний двигун (ВД) становить електромеханотрону систему (рис. 3), в якш об'eднанi синхронна електрична машина, зазвичай, iз збудженням вiд пос-тiйних магнiтiв (ПМ), електронний комутатор (ЕК), за допомогою якого здшснюеться живлення обмоток якоря машини, i система автоматичного управ-лiння iнвертором, оснащена необхвдними вишрювальними пристроями (давача-ми) [9]. Часто ВД також називають безконтактними двигунами постiйного струму або оберненою машиною постiйного струму.
Висновки. Як витжае iз вказаного ефективним при ДП судна е застосу-вання ЕС AZIPOD як АЗК. При цьому очевидно! важливостi набувають питания щодо обгрунтованого вибору електричного двигуна. Враховуючи конструк-тивнi i технiко-експлуатацiйнi переваги ВД порiвняно з шшими типами елек-тричних машин особливо! уваги потребують дослiдження щодо можливосп !х застосування як одше! iз складових АЗК, зокрема ЕС AZIPOD для забезпечення ДП судна.
Лiтература
1. Лукомский Ю.А. Системы управления морскими подвижными объектами : учебник / Ю.А. Лукомский, В.С. Чугунов. - Л. : Изд-во "Судостроение", 1988. - 272 с.
2. Сич С. Проблеми розвитку транспортно! системи прикордонного регюну / С. Сич // Еко-номжа Украши : полiтико-економiчний журнал. - 2001. - № 11. - C. 14-18.
3. ABB Oy. Представление продуктов Azipod® серии VI. - Хельсинки, 2010. - C. 36.
4. Достигая дальних горизонтов. Морская биржа. - 2009. - № 4 (30). [Электронный ресурс]. - Доступный с http://www.maritimemarket.ru/article.phtml? id=1127
5. Снопков В.И. Управление судном : учебник [для студ. ВУЗов] / В.И. Снопков. - СПб. : Изд-во АНО НПО "Профессионал", 2004. - 536 с.
6. Судовые вспомогательные механизмы. [Электронный ресурс]. - Доступный с http://www.trans-service.org/ru.php?section=info&page=s_s_u&subpage=sud_ vspom_meh_00-09
7. Шарлай Г.Н. Управление морским судном : учебн. пособ. / Г.Н. Шарлай. - Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2010. - C. 509.
8. Радченко А.П. Електричний двигун з постшними магштами для судного азипода / А.П. Радченко, Рашид Буда // Электромашиностроение и электрооборудование Республиканский межведомственный научно-технический сб. - 2001. - № 56. [Электронный ресурс]. - Доступный с http://storage.library.opu.ua/online/periodic/ee_56/14.html
9. Вычужанин В.В. Программное управление вентильным электроприводом / В.В. Вычу-жанин // Вюник одеського нацюнального морського ушверситету. - 2012. - № 36. - C. 104-118.
10. Демченко Г.В. Вентильний реактивний тяговий двигун Í3 живленням вiд джерела постойного струму : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: спец. 05.09.01 "Елек-тричш машини i апарати" / Геннадий Володимирович Демченко. - Донецьк, 1999. - 20 с.
11. Лозинський А.О. Синтез нейрорегулятора для формування жорстких характеристик вентильного реактивного двигуна / А.О. Лозинський, Ю.О. Бобечко // Електротехнiчнi та комп'ютерш системи. - 2011. - № 4 (80). - C. 51-55.
Смольянов А.П. Анализ существующих средств управления динамического позиционирования судна
Проанализированы известные средства активного управления, которые используются для динамического позиционирования судна. Определено, что очевидные преимущества имеют электродвижущие системы типа AZIPOD. Показано, что важным при этом является выбор электродвигателя и указана перспективность применения при этом вентильных двигателей.
Ключевые слова: динамическое позиционирование, активные средства управления, электродвижущие системы AZIPOD, вентильный двигатель.
Smoljanov A.P. Analysis of existing control vehicles dynamic positioning
The article analyzes the known means of active management, which are used for dynamic positioning of the vessel. The fact that benefits are obvious is determined, its electromotive systems like AZIPOD. It is shown that important is the choice of the motor and given the prospect of the application at the same valve engines.
Keywords: dynamic positioning, active controls, electromotive system AZIPOD, valve engine.
УДК 669.296:621 Доц. А.Б. Тарнавський, канд. техн. наук -Львiвський ДУБЖД
СУЧАСН1 ПЕРСПЕКТИВИ СТВОРЕННЯ ЯДЕРНО-ПАЛИВНОГО ЦИКЛУ В УКРАШ1
Проаналiзовано юнуючий стан ядерно-паливного циклу (ЯПЦ) Украши. Висвггле-ш проблеми та перспективи розвитку атомно! енергетики Украши та передумови ство-рення власного ЯПЦ. Наведено юнуючу структуру ЯПЦ Украши та виробничi потуж-ност для й забезпечення. У загальнш структурi оргашзаци виробництва ядерного пали-ва в нашш державi проблематичним е лише здшснення iзотопного збагачення урану, повторна переробка та утилiзацiя вiдпрадьованих тепловидшяючих елементiв, а також забезпечення атомно! енергетики необхiдними хiмiчними компонентами та технолопч-ним обладнанням.
Ключовi слова: ядерно-паливний цикл, ядерне паливо, уранова руда, тепловидщя-ючi елементи, тепловидiляючi збiрки, цирконiевi сплави, вiдпрадьоване ядерне паливо, радюактивш вiдходи, сховища вiдпрацьованого ядерного палива.
Постановка проблеми. На сучасному еташ розвитку атомно! енергетики перед Украшою постала низка проблем з1 створення власного ядерно-паливного циклу (ЯПЦ), що призводить до залежносп 11 вщ шших держав [1].
Ядерно-паливний цикл - це сукупнкть процес1в 1 операцш, що охоплю-ють весь технолопчний ланцюг об1гу ядерного палива - в1д видобутку руди до утил1зацп вщпрацьованого ядерного палива (ВЯП). Заключний етап ЯПЦ, пово-дження з ВЯП, визначае його тип [2]. Якщо подальше використання ВЯП шсля його видалення з реактора не плануеться, то його розглядають як радюактивш ввдходи 1 в1дправляють на довготермшове збер1гання, а в перспектив! - на оста-точне ("в1чне") поховання. Такий цикл називають "вдаритим" ("роз1мкненим") або "неповним". Але ВЯП можна переробити, щоб знову використати невигорь
