Телефон: +7 (383)-202-16-86

Статья опубликована в рамках: XXXVII Международной научно-практической конференции «Технические науки - от теории к практике» (Россия, г. Новосибирск, 27 августа 2014 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Транспорт и связь, кораблестроение

Библиографическое описание:
Гуренко Б.М. ПОДБОР ТОПЛИВА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ АВТОНОМНОГО РОБОТИЗИРОВАННОГО КАТЕРА // Технические науки - от теории к практике: сб. ст. по матер. XXXVII междунар. науч.-практ. конф. № 8(33). – Новосибирск: СибАК, 2014.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

ПОДБОР  ТОПЛИВА  ДЛЯ  ДВИГАТЕЛЯ  АВТОНОМНОГО  РОБОТИЗИРОВАННОГО  КАТЕРА

Береснев  Алексей  Леонидович

канд.  техн.  наук,  доцент  кафедры  электротехники  и  мехатроники  Южного  федерального  университета,  РФ,  г.  Таганрог

E -mailberesneval@sfedu.ru

Береснев  Максим  Алексеевич

канд.  техн.  наук,  ассистент  кафедры  электротехники  и  мехатроники  Южного  федерального  университета,  РФ,  г.  Таганрог

E -mailmberesnev@sfedu.ru

Гуренко  Борис  Максим  Викторович

ассистент  кафедры  электротехники  и  мехатроники  Южного  федерального  университета,  РФ,  г.  Таганрог

E-mail: 

 

SELECTION  OF  FUEL  FOR  INTERNAL  COMBUSTION  ENGINE  OF  AUTONOMOUS  ROBOTIC  MOTOR  BOAT

Beresnev  Aleksei  Leonidovich

p.h.d,  assistant  professor  of  Electrotechnics  and  Mechatronics  department  Southern  Federal  University,  Russia,  Taganrog

Beresnev  Maksim  Alekseevich

p.h.d,  assistant  of  Electrotechnics  and  Mechatronics  department  Southern  Federal  University,  Russia,  Taganrog

Gurenko  Boris  Viktorovich

assistant  of  Electrotechnics  and  Mechatronics  department  Southern  Federal  University,  Russia,  Taganrog

 

Работа  поддержана  Министерством  образования  и  науки  РФ,  НИР  по  государственному  заданию  ВУЗам  и  научным  организациям  в  сфере  научной  деятельности(№  114041540005).

 

АННОТАЦИЯ

В  работе  затрагиваются  вопросы  разработки  автономных  надводных  роботизированных  аппаратов  (на  примере  катера),  а  именно  выбора  топлива  при  использовании  двигателя  внутреннего  сгорания  с  искровым  зажиганием  в  качестве  ходового.  Рассмотрены  моторные,  эксплуатационные  и  экологические  характеристики  популярных  топлив  в  разрезе  различных  аспектов  эксплуатации  автономного  катера.

ABSTRACT

Authors  tackle  problems,  concerning  development  of  autonomous  abovewater  robotic  crafts  (as  exemplified  in  motor  boat).  More  specifically  —  selection  of  fuel  type  for  spark-ignited  internal  combustion  engine.  Motor,  ecological  and  explotative  characteristics  of  popular  alternative  and  traditional  fuels  have  been  compared  keeping  in  mind  various  operation  aspects  of  autonomous  motor  boat.

 

Ключевые  слова:  топливо;  двигатель  внутреннего  сгорания;  автономный  катер

Keywords:  phase  characteristics;  circuit.  fuel;  internal  combustion  engine;  motor  boat

 

Введение

В  качестве  судового  двигателя  силовой  установки  автономных  катеров  [4,  5]  могут  быть  использованы  бензиновые  или  дизельные  двигатели  внутреннего  сгорания  (ДВС).  Компактные  и  мощные,  они  отвечают  повышенным  требованиям  к  надежности,  которые  обуславливает  автономность  судна.  В  зависимости  от  условий,  целей  и  задач  может  использоваться  либо  более  дорогой  дизельный  ДВС,  обеспечивающий  максимальную  экономичность,  либо  более  дешевый  и  мощный  бензиновый  ДВС,  который  потребляет  больше  топлива.  В  настоящей  работе  рассмотрен  вариант  применения  двигателя  с  искровым  зажиганием  на  автономном  роботизированном  катере  и  выбран  наиболее  подходящий  для  этих  условий  вид  топлива.

Анализ  топлив  для  использования  в  ДВС  автономного  катера

Помимо  бензина  двигатель  внутреннего  сгорания  с  искровым  зажиганием  может  использовать  для  работы  и  другие  топлива,  называемые  альтернативными.  Это  природный  и  сжиженный  газы,  спирты,  водород  и  т.  д.  У  каждого  вида  топлива  есть  свои  преимущества  и  недостатки.  Сравнительный  анализ  этих  топлив  по  моторным  и  эксплуатационным  свойствам  представлен  в  таблице  1. 

Таблица  1.

Моторные  и  эксплуатационные  свойства  перспективных  видов  альтернативного  топлива  в  сравнении  с  бензином  [1,  3]

Наименование

Бензин

Природный  газ

Сжиженный  газ

Метанол

Водород

Низшая  теплота  сгорания  стехиометрич.  смеси  (Hu),  кДж/м3

3439—3910

3230

3460—3500

3175—3860

3100

Октановое  число,  иссл.  метод  (Kn)

92—98

110—120

95—111,5

110

Стехиометрич.  коэфф.,  кг/кг

14,95

17,2

15,6—15,8

6,42

34,5

Плотность,  кг/м3

740—780

716

510—580

739

0,09

Температура  самовоспл-я,  °С

415

650

504-431

450

590

Коэфф.  изб.  возд,  соотв.  пределам  воспламенения

0,3—1,2

0,6—2,0

0,4—1,7

0,2—1,4

0,15—10,0

Цена  (Pr)

средняя

низкая

низкая

высокая

высокая

Развитость  инфраструктуры  (Av)

высокая

средняя

средняя

низкая

низкая

Необходимая  доработка  ДВС

низкая

низкая

высокая

высокая

Система  хранения  топлива  (Hr)

простая

сложная*

простая*

простая

сложная

*  в  определенных  случаях  требуется  дополнительный  бак  для  традиционного  топлива

 

Последние  параметры  в  таблице  определены  нечеткими  экспертными  оценками.  Под  инфраструктурой  (Av)  понимается  наличие  развитой  сети  заправочных  станций  и  станций  техобслуживания,  а  необходимая  доработка  ДВС  определяет  сложность  операций  по  переводу  автомобиля  на  использование  указанного  топлива.  В  некоторых  случаях  для  использования  альтернативных  топлив  необходимо  помимо  бака  с  альтернативным  топливом  иметь  на  борту  и  бак  (меньший)  с  традиционным  топливом.  Этот  недостаток  характерен  для  газов. 

Данные  таблицы  1  указывают,  что  наилучшими  вариантами  топлив  для  ДВС  катера  являются  бензин,  сжиженный  газ  и  смесь  бензина  с  метанолом.

В  настоящее  время  большое  внимание  уделяется  экологической  безопасности  разрабатываемых  морских  аппаратов.  Используемое  топливо  во  много  определяет  вред,  который  наносится  окружающей  среде  во  время  эксплуатации.  Сравнение  топлив  по  экологическим  характеристикам  приведено  в  таблице  2.

Таблица  2. 

Количество  выбросов  вредных  веществ  (г/исп)  в  атмосферу  для  различных  видов  топлива  согласно  данным  НАМИ  [2]

Вредное  вещество

Усредненное  количество  выбросов  при  эксплуатации,  г/км

Бензин  АИ-92

Сжиженный  газ

Природный  газ

Метанол

Водород

СO

41,0

19,0

8,5

28,0

0,0

CH

8,8

4,8

4,5

4,6

0,0

NOX

9,0

8,6

6,1

4,4

2,5

Сумма

58,8

32,4

19,1

37,0

2,5

 

По  экологическим  качествам  наилучшими  топливами  являются  водород  и  газы,  бензин  же  находится  на  последнем  месте.  Практически  это  означает,  что  при  использовании  бензина  на  катере  потребуется  больше  места  для  более  сложной  системы  нейтрализации  отработавших  газов,  нежели  чем  при  использовании  сжиженного  или  природного  газа. 

Сравнение  данных  таблиц  1  и  2  в  совокупности  представлено  на  рисунке  1. 

 

Рисунок  1.  Сравнительная  диаграмма  основных  свойств  топлив.  Hu   —  низшая  теплота  сгорания  стехиометрической  смеси,  Kn  —  октановое  число,  Pr  —  цена  топлива,  Av  —  инфраструктура,  Hr  —  система  хранения,  Ec  —  экология

 

Выводы

По  совокупности  признаков  Hu,  Kn,  Pr,  Av,  Hr  и  Ec,  которые  были  признаны  равнозначными,  наилучшими  топливами  для  силовой  установки  автономного  катера  при  сравнении  по  основным  эксплуатационным,  техническим  и  экологически  критериям,  являются  бензин  и  сжиженный  газ.  Это  топлива  с  высоким  октановым  числом,  доступные  на  распространенной  сети  заправочных  станций  в  России  и  множестве  других  стран.  Преимущества  сжиженного  газа  —  цена  и  экология,  а  бензина  —  отсутствие  каких-либо  доработок  двигателя.

 

Список  литературы:

1.Кириллов  Н.  Альтернативные  моторные  топлива  XXI  века  //  АвтоГазоЗаправочный  комплека  +  альтернативное  топливо.  —  2003.  —  №  3.  —  С.  58—63.

2.Луканин  В.Н.,  Трофименок  Ю.В.,  Промышленно-транспортная  экология.  М.:  Высшая  школа,  2001.  —  273  с.

3.Луканин  В.Н,  Льотько  В.,  Хачиян  А.С.,  Применение  альтернативных  топлив  в  двигателях  внутреннего  сгорания.  М.:  МАДИ  (ТУ),  2000.  —  311  c. 

4.Пшихопов  В.Х.,  Гуренко  Б.В.  Разработка  и  исследование  математической  модели  автономного  надводного  мини-корабля  «Нептун»  //  Инженерный  вестник  Дона.  2013.  №  4.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.ivdon.ru/ru/  magazine/archive/n4y2013/1918

5.Пшихопов  В.Х.,  Медведев  М.Ю.  Синтез  систем  управления  подводными  аппаратами  с  нелинейными  характеристиками  исполнительных  органов  //  Извести  ЮФУ.  Технические  науки.  —  2011.  —  №  3(116).  —  С.  147—156. 

Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий