Главный двигатель как динамическое звено

Схема компоновки пропульсивного энергетического комплекса судна, представленная на рис. 2 получила наибольшее распространение в мире. В качестве главного приводного двигателя в этой схеме используется один малооборотный двигатель с прямой передачей мощности на гребной винт фиксированного шага (ВФШ). Вывод уравнения динамики двигателя приводится именно для такого варианта компоновки главной силовой установки судна. Главный судовой двигатель как объект регулирования (ОР) частоты вращения вала представлен на рис. 2 в виде звена с входными и выходными параметрами. За выходной параметр принята частота вращения n, т.е. число оборотов вала двигателя в минуту. Входными параметрами будем считать:

- внешнее возмущающее воздействие с как фактор условий работы судна, определяющих степень нагружаемости ГД со стороны потребителя мощности;

- регулирующее воздействие h в виде индекса положения рабочего органа, определяющего цикловую подачу топлива в цилиндры дизеля.

Уравнением динамики главного двигателя назовём уравнение, связывающее его входные и выходные параметры и описывающее поведение двигателя в переходных процессах.

В отношении рассматриваемого объекта возьмём основное уравнение динамики вращательного движения:

где J - приведённый к оси вращения момент инерции двигателя и всех связанных с его валом масс, включая присоединённые к гребному винту массы воды, кг ·м2;

- угловая скорость вращения вала двигателя, с-1;

М – результирующий момент всех действующих на его валу сил, Н · м.

Рис.2. Принципиальная схема пропульсивной энергетической установки судна и функциональное представление главного дизельного двигателя как объекта регулирования частоты вращения вала

Поскольку на практике в эксплуатации флота контроль частоты вращения главных двигателей принято осуществлять в количестве оборотов за минуту, поэтому целесообразно в уравнении (1) угловую скорость выразить через число оборотов n, воспользовавшись соотношением

где n – частота вращения вала двигателя, об/мин.

Вместе с этим, результирующий момент М определим наиболее простым образом как алгебраическую сумму эффективного момента Ме, развиваемого двигателем, и момента сил сопротивления Мс, т.е. потребителя механической энергии, которые действуют на корпус и воспринимаются гребным винтом при движении судна. Тогда уравнение динамики (1) ГД представим так:

где моменты Ме и Мс определены как неявные функции соответствующих фазовых переменных, т.е. входных и выходной координат объекта регулирования, согласно его функциональной схеме (рис.2).

Использование уравнения (3) в исследованиях либо при моделировании динамических процессов требует аналитического представления функциональных зависимостей для моментов Me(n , h) и Mc(n , c). Эти зависимости определяются эмпирически и такого рода эмпирические модели функций всегда нелинейны по отношению к определяющим их аргументам. Следовательно, уравнение (3) изначально является нелинейным дифференциальным уравнением. В конечном счёте, линеаризованное дифференциальное уравнение главного двигателя представим в виде

в операторной форме

Где приняты следующие обозначения

Похожие статьи:

Устройство для измерения параметров АЛС
Для контроля параметров кодовых сигналов устройств АЛС, на базе персонального компьютера типа IBM PC, предлагается устройство, структурная схема которого приведена на рис. 4. Сигнала с приемных катушек АЛС поступает в компьютер через параллельный порт LTP. Для этого осуществляется согласование вход ...

Состав парка троллейбусов
Характеристика троллейбусного парка по маркам подвижного состава представлена в таблице 1.1. Таблица 1.1 – Характеристика троллейбусного парка по маркам подвижного состава Марка Количество В том числе по возрасту, лет До 3 3-5 5-10 10-15 АКСМ-213 64 0 0 64 0 АКСМ-221 35 0 35 0 0 АКСМ-32102 31 14 17 ...

Площадь производственных участков
Площадь агрегатно-механического, электротехнического, аккумуляторного и шиномонтажного участка, м2, определяется по формуле (17) , (17) где - удельные площади на первого и последнего рабочего, м2/чел, [2]; - количество рабочих в данном цехе. (18) Принимаем м2 Площадь производственных помещений, м2, ...