Papers by Vitalii Budashko
Восточно Европейский Научный Журнал, Oct 11, 2019
ВДОСКОНАЛЕННЯ СТРАТЕГІЇ УПРАВЛІННЯ БАГАТОМАСОВОЮ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНОЮ СИСТЕМОЮ Анотація. На основі т... more ВДОСКОНАЛЕННЯ СТРАТЕГІЇ УПРАВЛІННЯ БАГАТОМАСОВОЮ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНОЮ СИСТЕМОЮ Анотація. На основі теоретичних та практичних досліджень багатоваріантної електромеханічної системи вирішується науково-технічна проблема вдосконалення системи управління електромеханічною системою під час впливу багатовекторних збурень на неї. Результатом дослідження є поєднання рівнянь у системі диференціальних рівнянь з коефіцієнтами, залежними від коливань об'єкта управління. У теоретичній частині була синтезована математична модель електромеханічної системи, що дозволило дослідити шляхи мінімізації кутів відхилення та часових інтервалів, необхідних для стабілізації руху електромеханічної системи, що дозволило опосередковано реалізувати сигнал, пов'язаний зі стохастичним характером моменту коливання об'єкта управління на площині координат. Також удосконалено та досліджено метод параметричної оптимізації математичної моделі електромеханічної системи у функції відхилення кута. На основі визначення структури та алгоритмів роботи ефективність системи управління електромеханічною системою підвищується в плані скорочення часу стабілізації об'єкта управління. Ключові словабагатомасовий електричний транспортний засіб, система управління, математичне моделювання, удосконалення, адаптованість, стабілізація
Восточно Европейский Научный Журнал, Oct 11, 2019
ВДОСКОНАЛЕННЯ СТРАТЕГІЇ УПРАВЛІННЯ БАГАТОМАСОВОЮ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНОЮ СИСТЕМОЮ Анотація. На основі т... more ВДОСКОНАЛЕННЯ СТРАТЕГІЇ УПРАВЛІННЯ БАГАТОМАСОВОЮ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНОЮ СИСТЕМОЮ Анотація. На основі теоретичних та практичних досліджень багатоваріантної електромеханічної системи вирішується науково-технічна проблема вдосконалення системи управління електромеханічною системою під час впливу багатовекторних збурень на неї. Результатом дослідження є поєднання рівнянь у системі диференціальних рівнянь з коефіцієнтами, залежними від коливань об'єкта управління. У теоретичній частині була синтезована математична модель електромеханічної системи, що дозволило дослідити шляхи мінімізації кутів відхилення та часових інтервалів, необхідних для стабілізації руху електромеханічної системи, що дозволило опосередковано реалізувати сигнал, пов'язаний зі стохастичним характером моменту коливання об'єкта управління на площині координат. Також удосконалено та досліджено метод параметричної оптимізації математичної моделі електромеханічної системи у функції відхилення кута. На основі визначення структури та алгоритмів роботи ефективність системи управління електромеханічною системою підвищується в плані скорочення часу стабілізації об'єкта управління. Ключові словабагатомасовий електричний транспортний засіб, система управління, математичне моделювання, удосконалення, адаптованість, стабілізація
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, Feb 28, 2023
The object of this research is the algorithms for controlling large-scale models of sea-based veh... more The object of this research is the algorithms for controlling large-scale models of sea-based vehicles (SBVs). The subject of the research is a linear-quadratic method for controlling a model of the propulsion complex with azimuthal thrusters (ATs) in the aft part. The problem is the solution between the interdependent throws of surge, sway, and yaw speeds predicted by the linear controller. Input signals are the rotational speeds and the angles of ATs propeller thrusts with respect to the diametrical plane of SBVs. During the simulation, step responses of a closed system for overload and rotation speed are compared. Simulation of speed jumps showed an adequate response, in contrast to the speed of rotation of ATs, which showed a greater impact on the system than the orientation of ATs. When modeling the rate of yaw, the behavior of the ATs angle did not correspond to its limitations inherent in the device rotating at the appropriate speed. It is concluded that this is the result of linearization of the actuators, and the proposed solution is to implement the strengthening of the task to better adapt to the rotating behavior of ATs. Despite these problems, the simulation showed the potential of the model and controller for use in similar situations. Several modifications are also offered to significantly improve the model and simulations. One of the main changes that could be made is the implementation of a predictive gain during the linearization of the ATs control system. The practical significance of the results obtained is the fact that the quadratic optimization model is an effective and reliable technique in the process of designing SBVs of various configurations of steering devices for optimal control
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, Feb 28, 2023
The object of this research is the algorithms for controlling large-scale models of sea-based veh... more The object of this research is the algorithms for controlling large-scale models of sea-based vehicles (SBVs). The subject of the research is a linear-quadratic method for controlling a model of the propulsion complex with azimuthal thrusters (ATs) in the aft part. The problem is the solution between the interdependent throws of surge, sway, and yaw speeds predicted by the linear controller. Input signals are the rotational speeds and the angles of ATs propeller thrusts with respect to the diametrical plane of SBVs. During the simulation, step responses of a closed system for overload and rotation speed are compared. Simulation of speed jumps showed an adequate response, in contrast to the speed of rotation of ATs, which showed a greater impact on the system than the orientation of ATs. When modeling the rate of yaw, the behavior of the ATs angle did not correspond to its limitations inherent in the device rotating at the appropriate speed. It is concluded that this is the result of linearization of the actuators, and the proposed solution is to implement the strengthening of the task to better adapt to the rotating behavior of ATs. Despite these problems, the simulation showed the potential of the model and controller for use in similar situations. Several modifications are also offered to significantly improve the model and simulations. One of the main changes that could be made is the implementation of a predictive gain during the linearization of the ATs control system. The practical significance of the results obtained is the fact that the quadratic optimization model is an effective and reliable technique in the process of designing SBVs of various configurations of steering devices for optimal control
Вестник Камчатского государственного технического университета, 2014
На основе декомпозиции судовой энергетической установки (СЭУ) как объекта математического моделир... more На основе декомпозиции судовой энергетической установки (СЭУ) как объекта математического моделирования приведены структура локальных систем и различных функций управления подруливающими устройствами (ПУ) комбинированных пропульсивных комплексов (КПК) буровых судов. Учтены динамические ограничения систем позиционирования (DP), контролирующих положение и направление движения судна, находящегося под воздействием вектора возмущающих воздействий. Использование нелинейных матричных неравенств позволило решить задачу оптимального распределения тяги ПУ методом управления моментом и мощностью гребного винта и двигателя, что позволяет повысить производительность, стабильность и пропускную способность судовой электростанции с одновременным повышением точности позиционирования. Задача оптимального распределения строго направленных тяг азимутально вращающихся ПУ решается квадратичным методом онлайн-оптимизации системы DP во временной области. Ключевые слова: энергетическая установка, математическое моделирование, функция управления, динамическое позиционирование, матричные неравенства, онлайн-оптимизация. V.V. Budashko, О.А. Onishchenko (Odesa National Maritime Academy, Ukraine, Odessa, 65029) Mathematical principles of simulation of power plant's control system at drillship Based on ship's power plant decomposition as an object of mathematical modeling we demonstrated the structure of the local systems and various control functions of thrusters of combined propulsion systems at drilling vessels with dynamic restrictions of positioning systems, controlling vessel's position and course under the influence of disturbances' vector. Using non-linear matrix inequalities allowed to solve the problem of optimal distribution of thrusters traction by moment control method and capacity of the propeller and the engine, which will improve performance, stability and capacity of the ship's electric powerplant while increasing the positioning accuracy. The problem of optimal distribution of strictly aimed rods azimuthally rotating thrusters is solved by quadratic optimization method online DP system in the time domain.
На основі аналізу існуючих експлуатаційних проблем енергетичних установок єдиних електроенергетич... more На основі аналізу існуючих експлуатаційних проблем енергетичних установок єдиних електроенергетичних систем комбінованих пропульсивних комплексів з підрулюючими пристроями, що працюють в режимі утримання судном позиції, пропонується новий метод побудови їх систем управління. Результати досліджень можна використовувати при розробці та експлуатації існуючих суднових енергетичних установок різних типів і комплектацій.
На основі аналізу існуючих експлуатаційних проблем енергетичних установок єдиних електроенергетич... more На основі аналізу існуючих експлуатаційних проблем енергетичних установок єдиних електроенергетичних систем комбінованих пропульсивних комплексів з підрулюючими пристроями, що працюють в режимі утримання судном позиції, пропонується новий метод побудови їх систем управління. Результати досліджень можна використовувати при розробці та експлуатації існуючих суднових енергетичних установок різних типів і комплектацій. Ключові слова: динамічне позиціонування, підрулюючий пристрій, енергетична установка, комбінований пропульсивний комплекс, момент, втрата позиції.
2018 14th International Conference on Advanced Trends in Radioelecrtronics, Telecommunications and Computer Engineering (TCSET), 2018
In the paper, using the predictive estimation method, based of the given initial and boundary con... more In the paper, using the predictive estimation method, based of the given initial and boundary conditions of the differential equations for the flows of propellers, an identification of energy flow markers characterizing the certain operating mode was made. The method of parameterization of the distribution of axial and tangential forces on the propeller flow lines of the ship power plants of the combined propulsion complex is determined. The corresponding characteristic markers depending on the intensity of degradation effects are given.
Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Проблеми удосконалювання електричних машин i апаратiв. Теорiя i практика, Dec 13, 2015
TransNav: International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation, 2022
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies
Existing information-measuring systems (IMS) do not fully correspond to the tasks of monitoring e... more Existing information-measuring systems (IMS) do not fully correspond to the tasks of monitoring electric power installations (EPI) in terms of their characteristics. The capabilities of IMS have certain limitations regarding the probability of measurement results and the degree of invariance to the influence of operational factors. This proves that for modern failure-free EPI technical operation, new diagnostic tools are in demand. Such means should be seamlessly integrated in IMS to enable high operational efficiency and performance reliability. Therefore, it is of particular relevance to tackle the scientific and technical issue of rational combination of protection and preservation of the characteristics of fiber-optic sensors of relative humidity control systems in ship EPI. To solve the problem, the chosen object of this study is the processes of formation and transformation of the diagnostic signal in the means of humidity control. It has been established that the improvement ...
Aerospace technic and technology
The design and implementation of systems for automatic control of changes in the coordinates of t... more The design and implementation of systems for automatic control of changes in the coordinates of the state and the output variables of power and energy installations consist of several successive stages, which implementation is widely used mathematical modeling. One of the most important such stages is the development of the created system (regulator) on a semi-natural stand. Such a stand usually contains a sample of a system with physically implemented measuring channels, and the control object and actuators are made in the form of a real-time computer mathematical model (stand-simulator). The problem is to resolve the contradiction between the requirements of the adequacy of the computer experiment to the real operating conditions and the capabilities of the simulator stand because the mathematical model of the control object is deterministic. In real conditions, there are random disturbances, which determine the random nature of the original-measuring coordinates of the control ob...
This paper considers the construction of principles and the synthesis of a system of effective co... more This paper considers the construction of principles and the synthesis of a system of effective control over the processes of synchronization of generator sets (GSs) that form a part of the distributed MP-control systems for complex ship technical systems and complexes (STS and C). The tasks of synchronization have been set, the process and database models have been built, the system configurations have been defined. Based on the use of resultant functions, we have determined stages in solving the tasks of control over the frequency adjustment synchronization in a hierarchical sequence. The performance analysis of the STS and C control elements has been carried out; the use of the integrated optimization criteria and dual management principles has been proposed. Practical techniques to manage the GS synchronization have been given. We have solved the problem of high-speed control over the frequency of synchronized objects based on the principles of adjustment. That has made it possib...
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2017
International Journal of Energy and Environment, 2020
Within the framework of the research of diagnos-tics and prediction of technical state of ship po... more Within the framework of the research of diagnos-tics and prediction of technical state of ship power plants (SPP) of combined propulsion complexes (CPC) depend-ences of correcting factors influencing components of thrusts and moments, proportional dimensions of model and real thrusts (THRs), tied to the original geometry were obtained. This was done by formalizing the physical model of the azimuth thruster with the means of identifying the degradation effects on the flow lines of the propellers by methods of computational hydrodynamics. The technique of improving the structure of the mathematical models of the SPP CPC according to experimental studies by measur-ing the input and output parametric coordinates of the THRs CPC of a vessel operating in the dynamic positioning mode is announced.
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2017
Electrical Engineering & Electromechanics, 2017
Purpose. Efficiency of hybrid ships power plants (SPP) combined propulsion complexes (CPC) by var... more Purpose. Efficiency of hybrid ships power plants (SPP) combined propulsion complexes (CPC) by various criteria for energy management systems strategies. Methodology. Based on the classification system topologies SPP CPC for mechanical, electrical and hybrid types of motors schematic diagrams of management strategies for the criterion of minimum power consumption are defined. Changing the technical component of the traditional approach to building hybrid ships electric power systems (SEPS) SPP CPC the principle of modifying the structure of SEPS is applied with the integration of additional static alternative power source as dynamic reserve, which allowed to meet modern requirements for energy efficiency, levels of vibration, noise and degradation effects produced to SPP CPC, in all areas of the energy for the transfer of power from energy to propellers. Modeling of power transmission of energy to propellers in MatLab/Simulink is conducted, using blocks of optimization library and definition of identity markers. Results. Major advantages and disadvantages SPP CPC depending on the topology of energy distribution systems are determined. According to the chosen structure system electricity characteristics were obtained in the process of power transmission SPP CPC and power systems and their control strategies in terms of increased efficiency and eliminate these drawbacks. And finally, mathematical apparatus for research in terms of the development of methods for designing and managing SPP hybrid CPC to reduced fuel consumption, emissions into the environment and improving maintainability, flexibility and comfort level are improved. Originality. The methodology for improving SPP CPC implementation by developing methods of identification markers mutually influencing processes in SPP CPC and the development of implementing these methods of settlement and information systems. Practical value. The method enables iterative optimization parameters SPP CPC, it can be used as a means of intelligent design, which is the result of the application of improved performance SPP CPC. References 49, table 1, figures 12.
Electrical Engineering & Electromechanics, 2015
У результаті аналізу енергетичних процесів у суднових енергетичних установках комбінованих пропул... more У результаті аналізу енергетичних процесів у суднових енергетичних установках комбінованих пропульсивних комплексів в різних експлуатаційних режимах створена стратегія побудови математичних моделей зазначених комплексів. Стратегія заснована на імплементації векторів збурюючих впливів, які змінюють гідродинамічні характеристики судна на векторну площину енергетичних характеристик. Запропонований підхід до моделювання енергетичної установки судна, яке знаходиться у режимі динамічного позиціонування, дозволив врахувати: а) особливості налаштувань ПІД-регуляторів частотних електроприводів підрулюючих пристроїв; б) автоматичних регуляторів напруги середньо-обертових дизель-генераторів; в) експлуатаційні характеристики всіх керованих об'єктів комплексу й судна при передачі потужності до гребних гвинтів. Бібл. 10, рис. 7. Ключові слова: суднова енергетична установка, комбінований пропульсивний комплекс, динамічне позиціонування, математичне моделювання, електропривод, передача потужності, ефективність, регулювання. В результате анализа энергетических процессов в судовых энергетических установках комбинированных пропульсивных комплексов в различных эксплуатационных режимах создана стратегия построения математических моделей указанных комплексов. Стратегия основана на имплементации векторов возмущающих воздействий, изменяющих гидродинамические характеристики судна, на векторную плоскость энергетических характеристик. Предложенный подход к моделированию энергетической установке судна, находящегося в режиме динамического позиционирования, позволил учесть: а) особенности настроек ПИД-регуляторов частотных электроприводов подруливающих устройств; б) автоматических регуляторов напряжения среднеоборотных дизель-генераторов; в) эксплуатационные характеристики всех управляемых объектов комплекса и судна при передаче мощности к гребным винтам. Библ. 10, рис. 7. Ключевые слова: судовая энергетическая установка, комбинированный пропульсивный комплекс, динамическое позиционирование, математическое моделирование, передача мощности, эффективность, регулирование.
Electrical Engineering & Electromechanics, 2016
Purpose. For shipboard lifting and transporting machinery (LTM) with AC thyristor electric drives... more Purpose. For shipboard lifting and transporting machinery (LTM) with AC thyristor electric drives (ED) the problem of minimizing sway through the formation of the special law to change the principle of ED control over the lifting process is solved. Methodology. This goal was achieved through the following objectives: analysis of current studies on the reduction of the negative effects of load fluctuations, fixed on the suspension with variable parameters; determining the criteria to optimize the movement of the lifting mechanism and transfer control laws under which the load fluctuations are reduced; develop the methodology and experimental study of the main characteristics of the mobile model ED lifting mechanism with its load suspended from the perspective of both the parameterization of the control system (CS) as well as elements of ED. For realization of tasks in research methods of mathematical modeling of dynamic processes on the computer, structural methods of control theory, experimental studies in the laboratory setting have been used. Results. Based on analysis of current research can be concluded that the stability of the ED of LTM to the disturbing points provided coincidence zero electric coordinates and speed deviation diametric plane of the vessel from the vertical position. Criteria for optimizing CS used by the ED LTM mathematical description of its dynamics differential equations to the estimated coefficients derived from the functions of state variables. The experimental dependence of dynamic equations of motion of an object under the influence of disturbing forces in the coordinate plane allowed to parameterize characteristic equation to the form, providing the solution to sustainability since the motor shaft of LTM. The functional circuit of CS eliminates the aperiodic components in the control in compliance with the criteria of sustainability and quality of transients by applying all-range regulator coordinate characteristics of forcing overcoming the dead zone and increase electric resistance as the dynamic object. Practical value. Completion of the complex research may find practical application in the ED of ship's LTM, which will improve their performance, decrease between the operating and maintenance simple. References 15, figures 9.
Uploads
Papers by Vitalii Budashko
The theme of the conference covers the following scientific and methodological areas: energy conservation in ship energy, technical operation of modern electrical equipment and control systems for ships,
energy efficiency and reliability of electromechanical systems, mathematical modeling of processes and phenomena in power plants and radio engineering, information security, automation of ship equipment, educational and professional standards
collection of scientific articles is for students, postgraduate students, doctoral candidates, teachers, researchers, practitioners and people interested in the trends of modern science development.
які присвячені проблемам експлуатації, виробництва та проектування енергетичних установок та устаткування на транспорті, а також підготовці спеціалістів у сфері транспортної енергетики й устаткування
й устаткування
The topics of the conference cover the following scientific and methodological directions:
energy saving in ship power engineering, technical operation of modern electrical equipment and ship control systems, energy efficiency and reliability of electromechanical systems, mathematical modeling of processes and phenomena in elements of power plants and processes and devices in electrical and radio engineering, information security, optimization of functional and electronic systems, educational and professional standards.
Our faculty, which is the leading electromechanics and radio engineers in Ukraine, once again enables educators, researchers and teachers to participate in our conference and dive into the world of the latest developments and technologies.
Scientific-pedagogical staff, graduate students, undergraduates, cadets and students are invited to participate in the conference.
Based on the analysis of the existing state of the development of the SPP CPC, the following unresolved problems were found on the lines of propellers, in power systems of motors for thrusters and power distribution systems, which can be characterized as follows: reduction of propeller thrust and torque due to water flow perpendicular to the axis of the propeller caused by the flow from the vessel speed or flows from other engines with force in the direction of inflow due to the deflection of the propeller flow. This is often called a cross-combination of resistances; the presence of cavitation for heavy loads on the propellers leads to a reduction in pressure on the blade of the propeller and can occur during a small immersion of the propeller due to the movement of the ship across the waves; sudden drops of thrust and torque with the effect of hysteresis due to the large amplitude of the ship's motion perpendicular to the surface of the water; simulta-neous reduction of thrust and change of thrust direction due to interaction of the flow from the thruster to the hull (Coanda effect); loss of the thrust and reduction of thrust caused by the action of the propellant flow from one motor to adjacent motors; limitation of the increase in torque by the inductance of the motor with the prevention of damage to the mechanical part of the electric drive; limitation of the maximum power of the thruster, is taken into account when determining the overload capacity of the electric motor and frequency converter (FC); the absence of a control strategy for the thruster FC based on variable speed governors which provide the transition of consumers, working on a constant power hyper-bola, to the torque or speed of rotation control mode; the need for Dynamic Posi-tioning (DP) systems to meet the quality management requirements encountered during the operational phase; unification of Power Management System (PMS) in a combination of functions in relation to others similar; the independence of PMS systems components from each other to the level of sensors; not only the reduc-tion in capacity based on the total design load, but also the load of an individual medium speed diesel generator (MSDG); compliance of the system with condi-tions increasing the load in terms of sufficiency to ensure normal operation in re-lation to any abnormal mode and non-overloading the ship electric power system (SEPS) in general.
The above problems directly led to the formulation of the main complex re-search task: the development of a DSS for the design, research and improvement of SPP CPC, consisting of three main tasks: the development of a monitoring system for degradation effects on the lines of propulsion flows of motors with the identification of relevant markers, the development of the strategy for all-mode power controllers, torque controllers and variable speed governors by the electric motors of the CPC thrusters and the development of the methodology for con-structing multi-criteria control strategies over power distribution of the SPP CPC.
As a result of solving the main and auxiliary tasks, the following scientific positions were obtained: improvement of the method of computational hydrody-namics is provided by using the distribution of the sought-for intensities of the degradation effects from the interaction of the propeller flows among themselves and the CPC body due to the use of piezoelectric sensors on the shaft lines of az-imuth thruster. Compensation of degradation effects is achieved by calculation of power flows from azimuth thrusters in the form of a power drive disc, which al-lows identifying turbulent regions with relative vortex viscosity coefficients μt/μw. Calculation of the components of the x-velocities at the intersection of the propel-ler flow along the axis of rotation with dimensions in units of the diameter of the DP propeller makes it possible to realize the method of surface-oriented averag-ing of the Reynolds-Navier-Stokes equation for mass transfer at the interface; limitations on power and torque on the shaft lines of the SPP CPC thruster of dynamically positioning vessels are provided by redistribution of the thrusts be-tween the thrusters or the reduction of the maximum load as part of the algo-rithm for distributing the thrust of the DP system due to the application of the strategy of full range speed governors in relation to operating conditions; for the first time, a three-level multi-criteria strategy for managing the distribution of en-ergy in the hybrid SPP CPC was developed by integrating the classical strategy of power distribution management with a strategy of control over the state of the MSDG and the degree of charge of the energy storage system alternative generat-ing element. The developed strategy differs from existing by higher speed detec-tion of risk of de-energization of ship electric power system, greater reliability and accuracy in determining the need for load reduction and the thruster speed of rotation fully integrated with variable speed governors and power supply system; for the first time, the DSS was created to study the ways of automating and com-puterizing the design and operation processes of the SPP CPC, which being based on theoretical, design and experimental methods, has enabled the introduction of a comprehensive substantiation, verification and self-testing of the developed components of the methodological and mathematical apparatus; for the first time, a physical model of a multifunctional CPC with a variable structure was created, which, in synergy with the solution of the problem of DSS development, allows iterative analysis of the structures of the SPP CPC with minimal initial data; the law of pulsations of thrusts on the lines of propeller shafts is established, which occur under conditions of interaction of several thrusters with each other and with the CPC body. In the process of studying the version of the configuration of a CPC with contra-rotating propellers (CRP) it was established that: 1) the rota-tion of the thruster body leads to the appearance of characteristic recirculation zones and changes in the velocity fields in its disk and differs by an increased de-gree of flow heterogeneity; 2) the characteristics of the thrust and the torque of the thruster differ significantly depending on the direction of rotation; 3) the pul-sation of the propeller thrust of the azimuth thruster sharply increases with its rotation, and the most significant growth in pulsations occurs at the resonant fre-quencies of the interaction of the propeller flow of the azimuth thruster and the stationary one; the theory of non-stationary interaction of several propellers with each other has been developed, which made it possible to establish for the first time the following facts: 1) rotation of the thruster leads to an increase in the ax-ial and tangential components of the thrusts and torques; 2) the operation of the azimuth thruster at large angles with respect to the stationary propeller results in the appearance of significant loads on the thruster stock, which can be determi-native in terms of the strength of the structural components of the thruster, the presence of deformations of which has been experimentally established and con-firmed by calculation. Also, for the first time, the dependencies of the thrusts and torques of the azimuth thruster were determined as a result of the interaction of the propeller flow with the hull and the stock due to the occurrence of degrada-tion effects; for the first time, a simplified semi-empirical method for iterative progressively regressive parameterization of the SPP CPC was developed in off-design operation modes, which generalizes the previously relationship, which have been derived for thrusts and torques of co-axial CPP s in a homogeneous flow with ratios known from the theory of turbomachines for the case of interac-tion between the stationary propeller and the azimuth thruster. On the basis of this technique, a calculation method has been developed that makes it possible to accurately estimate the value of thrusts and torques of motors for azimuth thrust-ers in a wide range of operating conditions and the angles of flow deflection due to the influence of degradation effects that are substantially different from the de-sign ones. The necessity to take into account the influence of degradation effects on the lines of propeller shafts in the CRP Azipod® concept has been proved
Методи дослідження та апаратура: теоретичні, використовувались у випадку, коли доводилось з проблемами, які мало дослідженні; експериментальні методи використовувались для верифікації отриманих результатів і математичних моделей.
Данні, отриманні в результаті експериментальних досліджень, і теоретичні результати зіставлялися з чисельними рішеннями.
Результати та їх новизна:
– визначити критерії оцінки дериваційної ефективності гідромеханіч-ної системи “корпус – рушії” з метою покращення покажчиків її енергоменеджменту;
– розробити методику узгодження характеристик двигунів і рушіїв для прогнозованого аналізу процесів перетворення енергії у гідромеханічній системі “корпус – рушії”;
– удосконалити математичні моделі передачі енергії у гідромеханіч-них системах “корпус – рушії” різних типів суден та визначити найбільш перспективні технічні рішення, автоматизувати розрахунки потужностей для різних експлуатаційних режимів;
– розробити методики прогнозування підвищення покажчиків ефективності функціонування двигунів і рушіїв гідромеханічної системи “корпус – рушії” з точністю більшою, ніж існуюча.
Ступінь впровадження: Отриманні у ході проведення наукових дослі-джень критерії оцінки дериваційної ефективності, математичні моделі передачі енергії, покажчики ефективності функціонування, структури систем керування та апаратно-програмні засоби запропонувати впровадити у суднобудівну галузь України та у перспективні розробки військової техніки для потреб Міністерства Оборони України, зокрема Військово-Морських Сил Збройних Сил України.
Методичні рекомендації щодо використання результатів роботи: ре-зультати роботи пропонується використовувати під час внесення змін (обумовлені зміною безпекового середовища, розвитком державної морської політики) “Морська доктрини України на період до 2035 року” “Стратегія Військово-Морських Сил Збройних Сил України 2035” та інших нормативно-правових актів, міжнародних договорів України, укладених в установленому законом порядку.
Галузь застосування: Міністерство інфраструктури України, Міністерство освіти і науки, Міністерство оборони України, наукові та військово-навчальні підрозділи; підприємства, установи та організації усіх форм власності, що здійснюють на договірних засадах розбудову (модернізацію) об’єктів морської і річкової галузі.
Значущість роботи: робота виконується на виконання рішення Наказу Міністерства освіти і науки України “Про затвердження експертних оцінок проектів наукових фундаментальних і прикладних досліджень та науково-технічних (експериментальних) розробок” № 1223 від 09 листопада 2018 року.
Розробка прибережного шельфу (добуток природних копалин, буді-вництво вітряних та приливних електростанцій, пелагічне рибальство тощо) передбачає розвиток високотехнологічних наукомістких галузей мор-ської індустрії, які передбачають будівництво та експлуатацію суден, призначених для проведення розвідувально-бурових, підйомно-транспортних та вантажно-розвантажувальних робіт в різних експлуатаційних умовах (так званий офшорний флот).
Подібні судна обладнаються інноваційними комбінованими пропульсивними комплексами (КПК) із судновими енергетичними установками (СЕУ), які будуються по принципу єдиних електроенергетичних систем.
Проблеми підвищення енергоефективності, викликані дефіцитом енергоресурсів і прагненням до поліпшення екологічних показників СЕУ КПК, лежать в основі вимог, встановлених Міжнародною морською організацією (International Maritime Organization) в Додатку VI до Міжнародної конвенції по запобіганню забруднення з суден (МАРПОЛ) (англ. International Convention for the Prevention of Pollution from Ships – MARPOL 73/78) щодо конструктивного індексу (коефіцієнту) енергоефективності (ККЕЕ) (англ. Energy Efficiency Design Index – EEDI) та експлуатаційного коефіцієн-ту енергоефективності (EКЕЕ) (англ. Energy Efficiency Operational Index – EEOI) у рамках розробки і виконання плану управління енергоефективністю судна (ПУЕЕС) (англ. Ship Energy Efficiency Management Plan – SEEMP) в процесі підвищення ефективності функціонування та експлуатації.
Дослідження, розробка і прогнозування методів удосконалення експлуатаційних характеристик таких СЕУ КПК, підвищення ефективності контролю їхнього технічного стану, встановлення закономірностей змінювання параметрів технічного стану в процесі експлуатації, впровадження методів і засобів діагностування та прогнозування технічного стану, що забезпечують високу ефективність використання і надійність роботи СЕУ КПК є актуальними проблемами у галузі розвитку транспорту, транспортних технологій і відповідної інфраструктури.
Робота спрямована на реалізацію Транспортної стратегії України до 2020 року (розпорядження Кабінету Міністрів України №2174–р від 20 жовтня 2010 року) та проводилася у рамках держбюджетних науково–дослідницьких робіт (НДР) Національного університету «Одеська морської академія». Автор був керівником НДР «Концепції, технології та напрямки удосконалення суднових енергетичних установок комбінованих пропульсивних комплексів», державний реєстраційний номер 0114U000340 (2014 – 2017 рр.), виконавцем розділу «Концептуалізація розвитку науково–прикладних досліджень у галузі суднових енергетичних установок комбінованих пропульсивних комплексів» НДР «Розвиток сучасної теорії і практики технічної експлуатації морського і річкового фло-ту: концепції, методи, технології», державний реєстраційний номер 0114U000346 (2014 – 2017 рр.) та є виконавцем розділу «Розробка алго-ритмів та програмування моделей технологічно-організаційних процесів системи моніторингу ефекту відхилення потоку рідини» НДР «Автоматизація технологічних та адміністративних процесів на транспорті», державний реєстраційний номер 0115U003577 (2015 – 2018 рр.).
Для досягнення визначеної мети необхідно буде розв’язати пробле-му створення системи підтримки прийняття рішень (СППР) для проектування, дослідження і удосконалення СЕУ КПК, яку, в свою чергу, неможливо вирішити без всебічного моніторингу деградаційних ефектів на лініях гребних потоків рушіїв із ідентифікацією відповідних маркерів на перетинах енергетичних потоків, розробки стратегії всережимних регуляторів потужністю, моментом та частотою обертання електродвигунами ПП КПК і методології побудови багатокритеріальних трирівневих стратегій управління розподілом потужності у СЕУ КПК.
Об’єктом дослідження є процеси передачі потужностей в СЕУ КПК у рамках створення СППР, призначених для їх проектування, дослідження і експлуатації.
Предметом дослідження є сукупність теоретико-методологічних, проектних і прикладних положень створення систем підтримки прийняття рішень, призначених для підвищення ефективності функціонування СЕУ КПК.
Дані, отримані в результаті експериментальних досліджень, і теоре-тичні результати зіставлені з чисельними рішеннями. Це зіставлення підтвердили достовірність результатів, що одержано за допомогою створеної системи підтримки прийняття рішень.
Матеріал монографії повністю охоплює вимоги мінімального стан-дарту компетентності Кодексу ПДНВ А-ІІІ/6 щодо підготовки суднових еле-ктромеханіків з компетенції «Експлуатація та технічне обслуговування сило-вих систем з напругою більше ніж 1000 вольт» та А-III/5 щодо підготовки суднових механіків з компетенції «Електрообладнання, електронна апарату-ра і системи управління на допоміжному рівні».
Монографія призначена для науково-педагогічних працівників, які займаються викладанням навчальних курсів з високовольтних технологій, інженерно-технічних працівників, для здобувачів вищої освіти зі спеціальнос-ті 271 «Річковий та морський транспорт» спеціалізацій: 271.03 «Експлуатація суднового електрообладнання і засобів автоматики» та 271.02 «Управління судновими технічними системами і комплексами», а також для суднового інженерно-технічного персоналу, що проходить, за вимогами безпечної екс-плуатації суднового високовольтного електричного устаткування, спеціаль-ний курс High Voltage Safety and Operational Procedures.
Схвалено рішенням Вченої ради НУ «ОМА» від 25.06.2020, Прото-кол № 9.
У конспекті лекцій представлені нові підходи, методи та технології досліджень, пов’язаних із підвищенням ефективності експлуатації енергетичних установок комбінованих пропульсивних комплексів. Основною мотивацією написання конспекту є поточні запити практики та наявність невирішених проблем на лініях гребних гвинтів, силових системах двигунів, підрулюючих пристроїв та системах розподілу потужності.
Конспект лекцій призначено для здобувачів другого (магістерського) ступеню вищої освіти, які навчаються за спеціальністю «Річковий та морський транспорт» спеціалізацій: «Експлуатація суднового електрообладнання та засобів автоматики та «Управління судновими технічними системами і комплексами».
Схвалено рішенням Вченої ради НУ «ОМА» від 29.04.2019, Протокол № 9.
The monograph is intended for scientific-pedagogical, engineering-technical workers, ship engineering and technical staff and higher education graduates who work and study in the specialty "River and maritime transport" of specializations: "Operation and maintanance of ship electrical equipment and automation equipment" and "Man-agement of ship technical systems and complexes»
комплексів автономних плавальних апаратів подвійного призначення