Раздел 2
Основные методы исследования СЭУ, анализ
и первоначальная разработка методик
и математической модели
В соответствии с целью и задачам данного исследования, согласно [4, 64 и др.],
судовая энергетическая установка рассматривается прежде всего как сложная
техническая система.
Это обусловливается тем, что системный подход к СЭУ предполагает анализ ее в
целом, а не отдельными элементами. Основное положение этого подхода: если
каждый элемент имеет собственные оптимальные конструктивные или функциональные
параметры, то объект в целом обычно оказывается неоптимальным в связи с
соподчиненным иерархическим взаимодействием между его отдельными частями [4, 39
и др.].
Под системой понимают множество элементов (узлов, агрегатов, приборов и др.),
понятий, норм с отношениями и связями между ними, создающих некоторую
целостность и подчиненных определенному руководящему принципу. Основываясь на
общих представлениях системы, можно выделить две группы:
1) материальные, представляющих собой реальные объекты;
2) абстрактные, являющиеся продуктом человеческого мышления и еще не
материализовавшиеся.
Следовательно, СЭУ с позиции теории систем является сложной технической
системой, изучение, исследование и конструирование которой приемлемы в рамках
системного подхода, и ее изучение, исследование и проектирование может быть
успешным при использовании всех без исключений положений двух взаимосвязанных
научных направлений – системного подхода и системного анализа [39, 64].
Далее рассмотрим основные частные методы исследования судовых энергетических
установок.
2.1. Анализ основных методов исследования СЭУ как сложной технической системы
Существует множество методов определения сравнительной эффективности
альтернативных СЭУ, которые различаются типом, составом и расположением
оборудования, параметрами пропульсивной установки, судовой электростанции
(СЭС), вспомогательной котельной установки (ВКУ) и других подсистем. Выделим
следующие: 1) метод натурных испытаний; 2) метод физического моделирования; 3)
статистический метод; 4) метод сравнения по эскизным проектам; 5) метод
научно-технического прогнозирования и 6) метод математического моделирования.
Завершением строительства судна является проведение ходовых, теплотехнических и
другие испытания на мерной миле. При этом м е т о д о м
н а т у р н ы х и с п ы т а н и й проводится отдельная диагностика и в ряде
случаев осуществляется предэксплуатационный ремонт оборудования, в результате
получают сведения для последующей эксплуатации, оценивают проектные и
управленческие решения по ПК, ходовым характеристикам судна и работоспособности
СЭУ. Данные, полученные таким методом, обладают наивысшей степенью
адекватности. Именно они закладываются в основу эксплуатации судна, судовой
энергетической установки, и именно они служат базой для оценки уровня
достоверности при математическом моделировании пропульсивных качеств судов и их
подсистем.
Однако, этот метод неприемлем для оценки вариантов СЭУ, которые рассматриваются
на стадии принятия проектных решений, поскольку не производится строительство
судов с разными СЭУ для оценки их сравнительной эффективности.
Метод ф и з и ч е с к о г о м о д е л и р о в а н и я СЭУ применяется в
проектных организациях и при постройке судов. Он сводится к созданию макетов, в
соответствующем масштабе, которые представляют собой взаимное расположение
трубопроводов и оборудования МО. Как правило, это обычно нефункционирующие
модели и они исключают сравнительную оценку установок, различающихся проектными
рабочими параметрами.
Вместе с тем метод физического моделирования, использующий экспериментальные
стенды, получил широкое распространение при исследовании отдельных элементов
СЭУ, он дает ценные результаты для их совершенствования. Однако он оказывается
неприемлемым на стадии принятия проектных решений по сложным дорогостоящим
техническим системам, к которым относятся СЭУ.
С т а т и с т и ч е с к и й м е т о д получил довольно широкое распространение.
Он заключается в сборе, обобщении и анализе различных данных, которые поступают
из сферы проектирования, строительства и эксплуатации морских судов с
различными энергетическими установками. Отметим, что достоинством метода
является то, что он характеризует реальную ситуацию, однако с определенной
степенью точности (в зависимости от качества статистических данных). Этот метод
оценивает ранее принятые проектные решения, соответствующие прошлому этапу
развития судовой энергетики, что и является его недостатком.
Полученные с помощью статистического метода сведения в значительной степени
предопределяют правила различных классификационных обществ по постройке и
эксплуатации судов и их энергетических установок.
Однако этот метод сам про себе не может быть использован, так как с его помощью
не удается получить удовлетворительные результаты для определения оптимальных
значений параметров динамически развивающихся элементов СЭУ, особенно когда
значения оптимальных параметров зависят от внешних условий (стоимости
энергетического оборудования, цен на судостроительную продукцию, на топливо и
другие материалы, затрат на техническое обслуживание и ремонты, изменяющихся
показатели фрахтового рынка и гидрометеорологических параметров).
Довольно часто при проектировании для сравнения альтернативных СЭУ используется
м е т о д с р а в н е н и я п о э с к и з н ы м п р о е к т а м, который связан
с разработкой таких проектов с разной степенью детализации, при котором
рассматриваются варианты СЭУ, различающиеся только типами и марками
оборудования, их взаимным размещением, а значения параметров ост
- Київ+380960830922