ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ГЛУБОКОВОДНОГО ПОДВОДНОГО АППАРАТА
Аннотация
В статье рассмотрен глубоководный аппарат, рассчитанный на глубину погружения от 2000 до 6000 м, его проектные характеристики и компоновка основных узлов. Аппарат имеет обводы корпуса, близкие к телу вращения с горизонтальной осью. Упрощение систем и снижение их стоимости позволяет максимально широко внедрять электроприводы, а систему гидравлики минимизировать. Рассматривается электроэнергетическая система постоянного тока, обеспечивающая электроэнергией всех потребителей аппарата. В качестве источника питания выбран вариант литий-ионных аккумуляторных батарей, находящихся в данный момент на ранней стадии развития, но обладающих высоким потенциалом для совершенствования. Двигательно-движительный комплекс состоит из вентильных индукторных двигателей, а резервный вариант - из электродвигателей с постоянными магнитами на роторе. Для первых описаны основные способы управления движением аппарата: изменение частоты вращения маршевых электродвигателей, включая их работу «вразнобой», а также использование рулей или поворотных профилированных решеток, установленных в струе каждого из маршевых электродвигателей. Отмечается, что в качестве источников света предпочтительными и перспективными являются светильники наружного и внутреннего освещения со встроенными светодиодами, показаны их преимущества по сравнению со светильниками с традиционными лампами. Рассмотрены основные характеристики системы наружного освещения, фотовидеосъемки и системы телевидения; аварийное освещение в обитаемой сфере обеспечивается светодиодными светильниками со встроенными аккумуляторами. В статье предложена разработанная компактная электроэнергетическая система для обитаемого глубоководного аппарата на современном отечественном наукоемком электрооборудовании.
Ключевые слова
глубоководный аппарат, вентильно-индукторный двигатель, аккумуляторные батареи, движитель, светодиод, LED
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Дмитриев А. Н. Проектирование подводных аппаратов / А. Н. Дмитриев. - Л.: Судостроение, 1978. - 235 с.
Никифоров Б. В. Аккумуляторные батареи подводных аппаратов / Б. В. Никифоров, А. И. Русин. - Новочеркасск: Колорит, 2011. - 162 с.
Никифоров Б. В. Корабельный электропривод / Б. В. Никифоров. - Новочеркасск: Лик, 2014. - 270 c.
Дядик А. Н. Корабельные энергетические системы / А. Н. Дядик, Б. В. Никифоров. - Новочеркасск: Колорит, 2012. - 680 c.
Дарьенков А. Б. Гребные электрические установки / А. Б. Дарьенков [и др.]. - Н. Новгород: Изд- во НГТУ им. Р. Е. Алексеева, 2014. - 219 с.
Высоцкий В. Е. Электромеханические процессы в вентильном двигателе с постоянными магнитами / В. Е. Высоцкий, А. П. Синицын, С. А. Тарашев // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Технические науки. - 2010. - № 2 (27). - С. 139-144.
Птах Г. К. Вентильно-индукторный реактивный электропривод средней и большой мощности: зарубежный и отечественный опыт / Г. К. Птах // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. - 2015. - Т. 2. - № 3. - С. 23-33.
Лагода Ф. И. Вентильные двигатели / Ф. И. Лагода // Актуальные вопросы энергетики: материалы Всероссийской науч. конф. студентов, магистрантов, аспирантов. - Омск: Омский государственный технический университет, 2016. - С. 76-80.
Быков А. C. Гребные электрические установки атомных ледоколов / А. C. Быков, В. А. Малышев, В. В. Романовский. - СПб.: Элмор, 2004. - 320 c.
Никифоров Б. В. Перспективы применения вентильных индукторных приводов в составе СЭД ДЭПЛ / Б. В. Никифоров, А. А. Цветков // Интеллектуальные электромеханические системы и комплексы специального назначения. - 2013. - №3. - С. 11-16.
Emadi A. Energy-Efficient Electric Motors / A. Emadi. - New York: Marcel Dekker, Inc., 2004. - 406 p.
Дядик А. Н. Корабельные энергетические системы / А. Н. Дядик, Б. В. Никифоров. - Новочеркасск: Колорит, 2012. - 680 с.
А. с. 332499. Асинхронный генератор в ЭЭС / Б. В. Никифоров, В. Н. Давыдов; опубл. 08.01.91.
Кузнецов В. И. Бестрансформаторные единые электроэнергетические системы: дис.. канд. техн. наук: 05.09.03 / В. И. Кузнецов. - СПб.: СПБГМТУ, 2015. - 159 с.
Никифоров Б. В. Вентильно-индукторные двигатели для тяговых электроприводов / Б. В. Никифоров, С. А. Пахомин, Г. К. Птах // Электричество. - 2007. - № 2. - С. 34-38.
Никифоров Б. В. Исследования вентильного индукторного двигателя в составе насосного агрегата / Б. В. Никифоров, А. А. Цветков // Электротехника. - 2007. - № 6. - С. 24a-33.
Никифоров Б. В. Развитие систем электропривода подводных лодок (в порядке обсуждения) / Б. В. Никифоров // Судостроение. - 1999. - № 5. - С. 23-25.
Рroverbs J. Aspects of electro-magnetic aircraft launch and linear machine development / J. Proverbs, S. Colyer, T. Cox, J. F. Eastham // IEEE transaction on Magnetics. - 2010. - Vol. 46. - Is. 12. - Pp. 57-59.
Petersen L. J. Next-Generation Power and Energy: Maybe Not So Next Generation / L. J. Petersen, D. J. Hoffman, J. P. Borraccini, S. B. Swindler // Naval Engineers Journal. - 2010. - Vol. 122. - Is. 4. - Pp. 59-74. DOI: 10.1111/j.1559-3584.2010.00280.x.
Ehrhart Р. Тhе а11-electric ship: ready to take over? / Р. Ehrhart // Naval Forces. - 2011. - Vol. XXXII. - Pp. 41-45.
Cao X. Advanced Control Method for a Single-Winding Bearingless Switched Reluctance Motor to Reduce Torque Ripple and Radial Displacement / X. Cao, J. X. Zhou, C. Y. Liu, Z. Q. Deng // IEEE Transactions on energy conversion. - 2017. - Vol. 32. - Is. 4. - Pp. 1533-1543. DOI: 10.1109/TEC.2017.2719160.
Jamai Н. Optimal Switched Reluctance Моtor Drive for Hydraulic Рumр unit / Н. Jamai, М. Kaneda, K. Ohyama, Y. Takeda, N. Matsai. - IEEE INTECH, 2000. - Pp. 98-101.
Buckingham J. Submarine Рower and Propulsion - App1ication оf Technology to Deliver Customer Benefit / J. Buckingham, C. Hodge, T. Hardy. - Bath, UK: ВМT Defence Services Ltd., 2008. - 17 p.
Зайцев А. А. Транспорт на магнитном подвесе / А. А. Зайцев, Г. Н. Талашкин, Я. В. Соколова. - СПб.: Изд-во ПГУПС, 2010. - 60 с.
Ding W. Design Consideration and Evaluation of a 12/8 High-Torque Modular-Stator Hybrid Excitation Switched Reluctance Machine for EV Applications / W. Ding, S. Yang, Y. Hu, S. Li, T. Wang, Z. Yin // IEEE Transactions on industrial electronics. - 2017. - Vol. 64. - Is. 12. - Pp. 9221-9232. DOI: 10.1109/TIE.2017.2711574.
Никифоров Б. В. Корабельные системы электродвижения: дис. … д-ра техн. наук / Б. В. Никифоров. - СПб.: ЦКБ Морской техники «РУБИН», 2006. - 311 с.
Григорьев А. В. Единая электроэнергетическая установка гидрографического судна на базе системы электродвижения переменного тока / А. В. Григорьев, К. С. Ляпидов, Л. С. Макаров // Судостроение. - 2006. - № 4. - С. 33-34.
Пат. 2324272 Российская Федерация, МПК H 02 J 9/06. Интеллектуальный преобразователь напряжения постоянного тока для динамически изменяющейся нагрузки / В. Е. Апиков [и др.]; заяв. и патентообл. Центральное конструкторское бюро морской техники «РУБИН», ЗАО «ИРИС», ФГУП «Производственно-конструкторское предприятие «ИРИС»». - № 2006120505/09; заявл. 13.06.2006; опубл. 10.05.2008, Бюл. № 13.
Ralev I. Impact of Smooth Torque Control on the Efficiency of a High-Speed Automotive Switched Reluctance Drive / I. Ralev, F. Qi, B. Burkhart, A. Klein-Hessling, R. W. De Doncker // IEEE Transactions on industry applications. - 2017. - Vol. 53. - Is. 6. - Pp. 5509-5517. DOI: 10.1109/TIA.2017.2743680.
Yin F. Non-probabilistic reliability analysis and design optimization for valve-port plate pair of seawater hydraulic pump for underwater apparatus / F. Yin, S. Nie, H. Ji, Y. Huang // Ocean engineering. - 2018. - Vol. 163. - Pp. 337-347. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2018.06.007.
Никифоров Б. В. Создание корабельных систем электродвижения с вентильно-индукторным электроприводом / Б. В. Никифоров, А. П. Темирёв, О. Е. Лозицкий // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 2007. - № 4. - С. 62-66.
Sakovich S. Y. Position based motion control of the underwater vehicle on video data at the underwater pipeline inspection / S. Y. Sakovich, Y. L. Siek // Marine intellectual technologies. - 2018. - Vol. 1. - № 2. - Pp. 127-133.
Goncharuk V. K. Creation of glass-metal composite cylindrical shells for deep-sea submersibles pressure hulls / V. K. Goncharuk, S. V. Antonenko, A. A. Bocharova, A. A. Ratnikov // Marine intellectual technologies. - 2018. - № 3. - Pp. 76-83.
Об авторах
Романовский Виктор Викторович - доктор технических наук, профессор
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Никифоров Борис Владимирович - доктор технических наук, профессор
boris.nic-b@yandex.ru. kaf_edas@gumrf.ru
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Макаров Арсений Михайлович - аспирант
makar_tnt@mail.ru. kaf_edas@gumrf.ru
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»
