Control methods of vessel’s thruster at changing operate conditions.

Abstract

It has been substantiated that in order to improve the operational characteristics of the vessel thrusters, it is necessary to use the torque and power control. It has been shown that torque and power control are feasible solutions for high-performance thruster control only if special precautions are taken during extreme environmental conditions, when the propeller may be subject to ventilation and in-and-out-of water effects. Therefore, an anti-spin thruster controller has been designed. The results have showed that the torque and power controllers with anti-spin have comparable performance to that of a well-tuned shaft speed PI controller during ventilation, without compromising the superior performance of torque and power control in normal conditions. Обґрунтовано, що для підвищення експлуатаційних характеристик рушія судна необхідно використовувати закон управління, який використовує показники моменту та потужності на гвинті рушія. Показано, що управління, в якому критерієм оптимізації є крутний момент і потужність на гвинті рушія судна, є можливим рішенням для високоефективного управління двигуном тільки в тому випадку, якщо застосовуються особливі запобіжні заходи в екстремальних умовах навколишнього середовища, коли гвинт пропульсивного рушія може піддаватися впливу турбулентності та виходити із води. Розроблено контролер вільного обертання гвинта. Контролер використовує в своїй роботі показники динаміки гвинта пропульсивного рушія, приводного електродвигуна, розрахункові показники компенсації інерції гвинта. Поведінка системи при зміні куту нахилу лез гвинта не досліджувалась і буде внесена в закон управління в подальшій роботі. При проведенні досліджень використовувався кут нахилу лез гвинта в розмірі 70%. В результаті використання такого контролера гвинт пропульсивного рушія судна обмежується в швидкості обертання при ефекті вентиляції, тобто за умови виходу гвинта з води. Для перевірки виконаних досліджень та розрахунків поставлено 34 досліди на фізичній моделі об’єкта управління. Досліди враховували окрему та групову фіксацію параметрів потужності, швидкості обертання та моменту гвинта пропульсивного рушія фізичної моделі. Показані отримані результати того, що регулятори, які використовують в своєму законі управління критерій оптимізації по крутному моменту та потужності на гвинті пропульсивного рушія з контролером вільного обертання мають продуктивність, яку можна порівняти з добре налагодженим PI-регулятором швидкості обертання валу під час ефекту вентиляції, без шкоди для характеристик управління крутним моментом і потужністю гвинта пропульсивного рушія в нормальних умовах. Це дозволяє замінити стандартні методи управління пропульсивними рушіями, які не враховують ефекту вільного обертання валу рушія без навантаження, тим самим створюючи проблеми при управлінні судном та в експлуатації електрообладнання пропульсивного рушія судна.