LABORATORIUM AUTOMATYKI OKRĘTOWEJ
Nazwisko i imię:	Śliwa Sebastian Dudziński Marcin Pożarycki Andrzej						Grupa:		IV MB-inż.
Temat ćwiczenia:	Sterowanie zespołem napędowym ze śrubą nastawną						Numer ćwiczenia:		LO3
Data wykonania ćwiczenia:		2000-02-02		Data oddania sprawozdania:		2000-02-09
Prowadzący:			Ocena:			Podpis:

1. Schemat układu regulacji.

V_zad.- prędkość zadana (prędkość z jaką chcemy płynąć)

V_statku- prędkość statku (rzeczywista prędkość statku)

Z- zakłócenia (warunki pływania; stan kadłuba; itp.)

n- prędkość obrotowa silnika

H- skok śruby

Zadając układowi regulacji prędkość „V_zad.” z jaką chcemy płynąć układ regulacji dobierze optymalne wartości skoku śruby „H” i prędkości obrotowej silnika „n” dla zadanej prędkości, tak aby zużycie paliwa dla tej prędkości było jak najmniejsze. Następnie układ regulacji przekaże sygnał do obiektu regulacji, którym jest silnik główny połączony ze śrubą nastawną i kadłub statku. Po uzyskaniu przez obiekt wartości wysłanych przez układ regulacji będą one utrzymywane aż do momentu zmiany nastawienia. Prędkość uzyskana w ten sposób powinna odpowiadać prędkości z jaką chcieliśmy się poruszać, niestety nie zawsze to jest możliwe ponieważ warunki pływania często się zmieniają, kadłub statku porasta w części wodnej.

Istotą doboru nastaw skoku śruby i prędkości obrotowej silnika jest uzyskanie takich optymalnych nastaw skoku śruby i prędkości obrotowej silnika, przy których uzyskamy żądaną prędkość statku przy możliwie najniższym zużyciu paliwa.

Sterowanie optymalne polega na tym, że możemy regulować skok śruby i prędkość obrotową silnika niezależnie od siebie. Pozwala to na dobór optymalnego punktu współpracy silnika ze śrubą przy zmiennych warunkach pływania i zabezpieczenie go przed przeciążeniami. Sterowanie z mostku jest realizowane za pomocą systemu „Kombinator”, w którym położeniom manetki przypisane są odpowiednio dobrane wartości skoku śruby i prędkości obrotowej silnika. Natomiast w CMK mamy do dyspozycji dwie manetki, które mogą być sprzęgnięte ze sobą lub jeśli zachodzi taka potrzeba można osobno sterować skokiem śruby i prędkością obrotową silnika. Poza tym może być jeszcze dodatkowe zabezpieczenie ograniczające moment obrotowy silnika.

Sterowanie programowe zapobiega przeciążeniu silnika w czasie rozpędzania statku do zadanej prędkości. Program komputerowy , nawet przy maksymalnym wychyleniu manetki sterującej, działa w ten sposób, że wartość skoku śruby i prędkości obrotowej jest zwiększana stopniowo co pewien czas powoli dochodząc do prędkości zadanej. Zabezpiecza to silnik przed przeciążeniami jakie mogłyby zaistnieć podczas takiego manewru gdyby nie było takiego sterowania.

2. Wnioski.

Ad. 1.

Parametry aktualne: Optymalne wartości dla V=14.0[w]:

M=75.0[%] H=45[dz]

N=4799[kW] n=121[obr/min]

H=40[dz]

n=130[obr/min] V_max=16[w]

V=14.0[w]

G=967.2[kg/h]

Rzeczywisty punkt pracy ustalony przez nas leży w polu pracy ciągłej silnika lecz nie pokrywa się z punktem optymalnym współpracy silnika ze śrubą nastawną, a co za tym idzie zużycie paliwa jest większe, gorsze są warunki współpracy silnika ze śrubą.

Ad.2.

Parametry aktualne:

M=78.8[%]

N=4645[kW]

H=45[dz]

n=121[obr/min]

V=14.0[w]

G=938.2[kg/h]

Po ustawieniu optymalnych warunków współpracy silnika ze śrubą nastawną zmniejszyło się zużycie paliwa, zmniejszyła się moc oddawana przez silnik, a prędkość uzyskiwana przez statek się nie zmieniła. Można zatem powiedzieć, że odpowiedni dobór punktu współpracy silnika i śruby zwiększa ekonomiczność silnika.

Ad.3.

Parametry aktualne: Parametry optymalne:

M=82[%] V_max=12.4[w]

N=5247[kW] H=44[dz]

H=40[dz] n=134[obr/min]

n=130[obr/min]

V=11.2[w]

G=1056.4[kg/h]

Optymalny punkt współpracy silnika i śruby leży w polu o ograniczonym czasie eksploatacji, z tego wynika, że parametry dobrane przez nas są bardziej bezpieczne dla dłuższej pracy silnika. W porównaniu z pracą w normalnych warunkach przy H=45[dz] i n=121[obr/min] obciążenie silnika, moc oddawana przez silnik i zużycie paliwa wzrosły wielokrotnie a prędkość spadła.

Ad.4.

Parametry aktualne: Parametry optymalne:

M=65[%] V_max=20.8[w]

N=4159[kW] H=49[dz]

H=40[dz] n=136[obr/min]

n=130[obr/min]

V=18.0[w]

G=840.9[kg/h]

Podczas gdy warunki pracy ulegają polepszeniu obciążenie silnika, moc oddawana przez silnik i zużycie paliwa zmniejszają się kilkakrotnie, a prędkość statku rośnie. Punkt współpracy dobrany przez nas leży wprawdzie w polu ciągłej pracy silnika lecz punkt optymalny znajduje się gdzie indziej.

Na wykresie pierwszym zaznaczono także jak będzie zmieniać się położenie punktów optymalnej współpracy dla takiego samego obciążenia lecz różnych prędkości statku. Punkty współpracy układają się na krzywej stałego skoku śruby H=45[dz], zmienia się tylko prędkość obrotowa silnika, do prędkości V=10[w] dalsze zmniejszanie prędkości powoduje zmniejszanie się skoku śruby a prędkość obrotowa silnika pozostaje stała. Jest to związane z ograniczeniem minimalną prędkością z jaką silnik może pracować.

Układ regulacji

Obiekt

S.G. + kadłub + śruba nastawna

V_zad.

Z

V_statku

n

H

---