Главный двигатель как динамическое звено

Страница 1

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:

(1)

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

(2)

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:

(3)

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

(4)

в операторной форме

(5)

Где приняты следующие обозначения

; c;

, ;

, .

(6)

Страницы: 1 2

Похожие статьи:

Размещение оборудования на электровозе
Механическая часть электровоза состоит из кузова и двух трехосных тележек. Кузов представляет собой цельнометаллическую конструкцию и опирается на тележки четырьмя боковыми опорами, установленными над хомутами продольных листовых рессор, которые в свою очередь с помощью наклонных подвесок и кронште ...

Агрегаты антиблокировочной системы
Расположение агрегатов антиблокировочной системы 1 – датчик скорости; 2 – задний мост; 3 – задний швеллер шасси; 4 – регулятор давления; 5 – панель пола с правой стороны; 6 – процессорный блок ECM 7 – дифференциальное реле давления; 8 – выключатель стояночного фонаря; 9 – предохранитель 7 (10А); 10 ...

Составление эскиза магнитной цепи
С разработки эскиза магнитной цепи начинается расчет магнитной цепи машины. Порядок составления эскиза следующий. Прежде всего, проводим внешнюю окружность якоря намеченного диаметра и по известным размерам паза hz х наносим зубцовый слой машины (рис. 8.1). Рис.8.1. Эскиз магнитной цепи На рис. 8.1 ...

Навигация

Copyright © 2018 - All Rights Reserved - www.localtransport.ru