Система электрического пуска двигателя вездехода с молекулярным накопителем энергии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат технических наук Евдокимов, Евгений Вячеславович

• Евдокимов, Евгений Вячеславович
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Евдокимов, Евгений Вячеславович

Стр.

ВВЕДЕНИЕ 2

Глава 1. Анализ состояния вопроса, цель и задачи исследования 11

1.1 Современное состояние и направления совершенствования систем электрического пуска двигателей вездеходов

1.2 Оценка возможности применения накопителей энергии в системах электроснабжения и электрического пуска вездеходов

1.3 Анализ методик оценки систем электрического пуска двигателей вездеходов

Выводы. Цель и задачи исследования 43

Глава 2. Методика оценки эффективности системы электрического 46 пуска с молекулярными накопителями энергии двигателя вездехода

2.1 Методический подход к оценке эффективности вспомогательных источников электрической энергии в системах электрического пуска двигателей вездеходов

2.2 Математическая модель прокрутки поршневого двигателя с серийной системой электрического пуска с комбинированным источником электрической энергии

2.2.1 Расчет частоты вращения поршневого двигателя при прокрутках от комбинированного источника электрической энергии

2.2.2 Аналитические зависимости для определения параметров прокрутки двигателя от молекулярных накопителей электрической энергии

2.3 Методика оценки эффективности комбинированных источников электрической энергии

2.4 Экспериментальные исследования СЭП с молекулярными накопителями электрической энергии

2.5. Оценка адекватности математической модели 104 функционирования системы электрического пуска с молекулярными накопителями электрической энергии вездехода с дизельным двигателем

Выводы 106

Глава 3. Анализ системы электрического пуска двигателя вездехода и разработка рекомендаций по улучшению ее характеристик

3.1 Теоретические исследования системы электрического пуска с молекулярными накопителями электрической энергии

3.2 Оценка систем электрического пуска с молекулярными накопителями электрической энергии

3.3 Технические предложения по улучшению характеристик систем электрического пуска двигателя

3.4 Технико-экономическое обоснование целесообразности применения молекулярных накопителей электрической энергии в системах электрического пуска двигателей вездеходов

3.4.1 Методический подход к технико-экономическому обоснованию целесообразности применения молекулярных накопителей электрической энергии в системах СЭП вездехода

3.4.2 Объект исследования 123

3.4.3 Исходные данные для расчета технико-экономического обоснования целесообразности применения МНЭ в системах электроснабжения вездехода

3.4.4 Результаты технико-экономического анализа целесообразности применения молекулярных накопителей электрической энергии в системах электрического пуска вездеходов

3.5 Предложения по применению молекулярных накопителей 132 энергии в системах электрического пуска вездехода Выводы 132

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Система электрического пуска двигателя вездехода с молекулярным накопителем энергии»

Одним из основных требований, предъявляемых к современным вездеходам, является возможность их эксплуатации в различных климатических зонах. Это обусловлено развитием добывающих отраслей промышленности, освоением северных районов нашейны. Обеспечение эксплуатации вездеходов в районах с холодным климатом связано с надежным пуском двигателя в условиях низких температур.

Анализ пооперационных затрат времени на подготовку вездехода к движению показывает, что при низких отрицательных температурах воздуха до 85% времени расходуется на предпусковой разогрев двигателей.

Основными причинами, обусловливающими необходимость разогрева и затрудняющими пуск дизелей в зимних условиях, являются, с одной стороны, возрастание момента сопротивления прокручиванию коленчатого вала двигателя, что требует повышение пусковой мощности системы электрического пуска (СЭП), а с другой — существенное снижение энергоотдачи аккумуляторных батарей (АБ) из-за увеличения их внутреннего сопротивления и уменьшения энергоемкости [ 1 -3 ].

Основными путями решения указанных проблем являются:

1. Использование в составе систем электрического пуска автономного энергоагрегата с приводным двигателем внутреннего сгорания (ДВС).

2. Применение перспективных аккумуляторных батарей, соответствующих предъявляемым требованиям по удельной мощности, взамен серийных.

3. Применение различных способов повышения пусковой мощности аккумуляторных батарей в условиях низких температур.

4. Применение средств внешнего электрического пуска.

Примером реализации первого направления могут служить машины военного назначения, имеющие в составе системы электроснабжения (СЭС) автономный энергоагрегат с приводным поршневым или газотурбинным двигателем. Его применение совместно с аккумуляторными батареями с начальной степенью заряженности 75 % обеспечивает пуски двигателей военных гусеничных машин при температуре окружающего воздуха до минус 40°.

Однако применение энегоагрегата является эффективным только при использовании на гусеничных машинах перспективных аккумуляторных батарей, отвечающих предъявляемым требованиям, так как в случае отказа энегоарегата серийные аккумуляторные батареи, производимые промышленностью в настоящее время, не обеспечат пуск двигателей при температуре ниже минус 40°С даже при использовании маловязких масел. Разогрев ДВС с использованием штатных подогревателей при указанной температуре окружающего воздуха может привести к разряду АБ.

Отдача аккумуляторной батареей накопленной электрической энергии сильно зависит от температуры, поскольку изменяется ее внутреннее сопротивление, зависящее, в свою очередь, от вязкости электролита. При очень низких температурах отдача аккумуляторной батареи снижается до минимума, несмотря на то, что степень заряженности АБ соответствует норме. Кроме того, при низких температурах нарушается процесс заряда аккумуляторной батареи.

В связи с этим, применяемые в настоящее время на вездеходах свинцовые стартерные аккумуляторные батареи [4, 5] по своим эксплуатационным и электрическим характеристикам (удельная энергия 28.35 Вт ч/кг, мощность 100.200 Вт/кг) не удовлетворяют возрастающим требованиям и обеспечивают надежный пуск двигателей вездеходов при температуре до минус 20°С.

Производимые в настоящее время промышленностью аккумуляторные батареи [6-10] не удовлетворяют в полном объеме предъявляемым требованиям по удельным мощностным характеристикам в стартерном режиме разряда, практически не работоспособны при температуре воздуха ниже минус 40°С и поэтому не решают в полном объеме проблемы пуска двигателей при низких температурах окружающего воздуха. Разработка аккумуляторных батарей в соответствии с выдвигаемыми требованиями в ближайшей перспективе является проблематичной.

Реализация технических предложений по повышению пусковой мощности АБ путем их разогрева электрическими способами (разогрев встроенными электронагревательными элементами или разогрев аккумуляторных батарей теплом, выделяемыми на внутреннем сопротивлении при. протекании через них постоянного или переменного тока) являются эффективными, но при этих способах требуются внешние источники электрической энергии большой мощности. Поэтому указанные выше способы предпускового разогрева аккумуляторных батарей применимы только в стационарных условиях.

Другой способ предпускового разогрева аккумуляторных батарей заключается в продувке через футляры и межэлементные соединения аккумуляторных батарей горячего воздуха, нагреваемого с помощью выхлопных газов подогревателя в теплообменном аппарате. Данный способ предпускового разогрева АБ является сложным в конструктивном отношении и не обеспечивает требуемой интенсивности разогрева аккумуляторных батарей.

Повышение пусковой мощности аккумуляторных батарей путем их кратковременного подзаряда от внешних источников электрической энергии является эффективным. Однако данный способ повышения пусковой мощности аккумуляторных батарей применим только в стационарных условиях. Таким образом, названные способы повышения пусковой мощности не нашли применения на гусеничных машинах.

Важным направлением в обеспечении высоких эксплуатационных свойств вездеходов является применение средств внешнего запуска. В качестве средств внешнего запуска могут применяться буферные группы с серийными аккумуляторными батареями. Однако они обладают ограниченными возможностями по причинам изложенным выше, обеспечивают ограниченное количество последовательных пусков двигателей при температуре окружающего воздуха до минус 40°С и должны храниться в тепле, что затрудняет их использование при эксплуатации вездеходов вне стационарных пунктов.

В связи с этим, для обеспечения эффективного пуска двигателя при низких температурах воздуха целесообразно вместо аккумуляторных батарей применять в составе систем электроснабжения альтернативные источники электрической энергии, удельные мощностные и энергетические характеристики которых в стартерном режиме разряда не ниже предъявляемых требований на перспективную аккумуляторную батарею. Таким альтернативным источником электрической энергии является молекулярный накопитель электрической энергии (МНЭ) емкостного типа.

Молекулярный накопитель электрической энергии является аналогом свинцовой стартерной аккумуляторной батареи в стартерном режиме разряда и обеспечивает повышение пусковой мощности АБ в два раза. Кроме того, молекулярный накопитель электрической энергии имеет ряд преимуществ перед аккумуляторными батареями, а именно: лучшие объемно-массовые показатели; высокие удельные мощностные характеристики; обеспечивает снятие пиковых нагрузок с аккумуляторных батарей, что продлевает их срок службы; сохраняет работоспособность при температуре воздуха до минус 45°С.

Невозможность надежного пуска двигателя по причине снижения заряженности АБ ниже минимально допустимого по условиям пуска уровня при разогреве ДВС может быть компенсирована частичным разогревом и реализацией так называемого холодного пуска. При этом целесообразно применение в составе СЭП комбинированного источника электрической энергии (КИЭЭ), состоящего из свинцовых стартерных аккумуляторных батарей и молекулярных накопителей электрической энергии, для обеспечения преодоления повышенного момента сопротивления прокручиванию коленчатого вала при холодном пуске двигателя.

Предлагаемый в диссертационной работе подход к оценке и обоснованию применения на гусеничных машинах КИЭЭ, может быть использован при выборе параметров комбинированных источников электрической энергии, состоящих из электрохимического источника и молекулярных накопителей электрической энергии, при разработке СЭП вездехода.

Применение молекулярного накопителя электрической энергии возможно, как в составе СЭП, так и в средствах внешнего электрического пуска.

Однако в случае применения в составе СЭП молекулярных накопителей электрической энергии не представляется возможным оценить их влияние на эффективность ее работы в целом, так как существующие методики [2, 11, 12] обеспечивают оценку систем электрического пуска с традиционным составом источников электрической энергии, а именно: основной генератор с приводом от основного двигателя шасси, автономный энергоагрегат и аккумуляторные батареи, и не учитывают особенности СЭП с молекулярными накопителями электрической энергии.

Таким образом, целью диссертационной работы является разработка методики оценки эффективности системы электрического пуска двигателя вездехода с молекулярными накопителями энергии.

Для достижении указанной цели решалась научная задача: исследование эффективности систем электрического пуска двигателей вездеходов с различными типами молекулярных накопителей в качестве источников электрической энергии.

В ходе выполнения диссертационной работы использовались основные положения теории вероятности, линейной алгебры, электротехники и теории электрических машин, методы математического анализа, методы квалиметрической оценки качества изделий.

Научная новизна диссертации состоит в: разработке математической модели процессов функционирования системы электрического пуска ДВС от комбинированного источника энергии, включающего молекулярные накопители электрической энергии; разработке методики оценки эффективности системы электрического пуска ДВС вездехода, имеющей в своем составе молекулярный накопитель электрической энергии.

Предлагаемая методика включает в себя совокупность показателей и критериев оценки эффективности исследуемой системы и взаимосвязанную систему математических моделей процессов функционирования, в том числе методику технико-экономического обоснования целесообразности применения молекулярных накопителей электрической энергии в составе системы электрического пуска ДВС. Разработанная система взаимосвязанных математических моделей является основой предложенной методики оценки СЭП с молекулярными накопителями электрической энергии и базируется на существующих частных моделях и известных закономерностях функционирования молекулярных накопителей электрической энергии, электродвигателей постоянного тока с последовательным возбуждением и аппаратуры СЭП.

Теоретическая значимости работы состоит в дальнейшем развитии теоретических основ анализа и синтеза СЭП с молекулярным накопителем электрической энергии и ее оценки.

Практическая ценность работы состоит:

1. В возможности использования разработанного методического аппарата при выборе структуры и параметров системы электрического пуска двигателя и оценки ее эффективности на этапах эскизного и технического проектирования.

2. В разработке практических рекомендаций по применению молекулярных накопителей электрической энергии в составе СЭП двигателя вездехода.

3. В разработке практических рекомендаций по применению молекулярных накопителей электрической энергии в составе автономных энергоагрегатов и буферных групп для обеспечения внешнего электрического пуска двигателя и питания приемников электрической энергии вездехода.

4. В разработке функциональных схем систем электроснабжения вездехода, обеспечивающих пуск двигателя от молекулярных накопителей электрической энергии совместно с аккумуляторными батареями и заряд молекулярных накопителей электрической энергии от аккумуляторных батарей до напряжения 36 В с применением специального преобразователя напряжения.

В ходе выполнения диссертационной работы получены следующие результаты:

1. Предложены показатели пригодности источника электрической энергии для оценки возможности применения в составе систем электрического пуска двигателя вездехода в комбинации с существующими источниками электрической энергии.

2. Обоснован показатель эффективности системы электроснабжения и источника электрической энергии.

3. Выбран' критерий "эффективность-стоимость" источника электрической энергии для оценки комбинированных источников электрической энергии.

4. Разработана математическая модель прокрутки коленчатого вала поршневого двигателя от молекулярных накопителей электрической энергии для определения численного значения показателя эффективности системы электрического пуска ДВС - частоты вращения коленчатого вала двигателя.

5. Разработан метод определения момента сопротивления прокручиванию коленчатого вала двигателя в зависимости от температуры и вязкости масел с использованием стартерных характеристик.

6. По результатам качественной оценки аккумуляторных батарей и молекулярных накопителей электрической энергии установлено, что они являются самостоятельным средством электрического пуска.

7. Для оценки возможности пусков двигатели от молекулярных накопителей электрической энергии и проверки адекватности математической модели проведены экспериментальные исследования системы электроснабжения с молекулярными накопителями электрической энергии.

8. С использованием математической модели проведены теоретические исследования по определению температуры холодного пуска двигателя вездехода от молекулярных накопителей электрической энергии.

9. Проведена оценка системы электрического пуска ДВС вездехода с молекулярными накопителями электрической энергии.

10. Преложены технические решения по улучшению характеристик СЭП двигателя вездехода.

11. Предложена методика технико-экономического обоснования целесообразности применения молекулярных накопителей электрической энергии в составе СЭП двигателя вездехода.

12. С использованием данной методики даны практические рекомендации по применению молекулярных накопителей электрической энергии.

На защиту выносятся следующие основные положения диссертационной работы:

1. Методика оценки системы электрического пуска двигателя с молекулярными накопителями электрической энергии (разработан критерий пригодности источника электрической энергии и показатели эффективности КИЭЭ и СЭП в целом).

2. Уточненная математическая модель прокрутки коленчатого вала поршневого двигателя СЭП с комбинированным источником электрической энергии.

3. Результаты экспериментальных и теоретических исследований процессов функционирования системы электрического пуска ДВС, включающей молекулярные накопители электрической энергии.

4. Практические рекомендации по применению молекулярных накопителей электрической энергии в составе СЭП двигателя вездехода.

Разработанный в работе научно-методический аппарат может быть использован в НИР и ОКР при выборе структуры и параметров СЭП и оценки ее эффективности на этапах эскизного и технического проектирования.

Основные результаты исследования, выполненные лично автором, изложены в шести статьях [53, 54, 58, 59, 64, 66]. Результаты работы были апробированы на

У1П региональной межвузовской научно-практической конференции 17-18 мая 2007г. Молодежь XXI века: шаг в будущее; научно-практической конференция Дальневосточного высшего военного командного училища (военного института) имени Маршала Советского Союза К.К. Рокоссовского 28 марта 2007 г. расширенном заседании кафедры Электротехники и электрооборудования МАДИ (ТУ) 5 февраля 2009г.

Диссертация содержит 150 страниц машинописного текста, состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, включающего 85 наименований, включает 16 рисунков, 15 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Евдокимов, Евгений Вячеславович

Выводы

По результатам расчетных исследований установлено: источники электрической энергии, состоящие из молекулярных накопителей электрической энергии, обеспечивают холодную прокрутку двигателя марки В-84 на маловязких маслах при температуре минус 45 °С.

Параметры холодной прокрутки коленчатого вала двигателя марки В-84 (температура, частота вращения коленчатого вала двигателя и длительность прокрутки) определяются характеристиками молекулярных накопителей электрической энергии — суммарной емкостью в вездеходе, внутренним сопротивлением, температурой электролита и уровнем зарядного напряжения.

Применение молекулярных накопителей электрической энергии в составе вспомогательного источника электрической энергии для пуска двигателя обеспечивает повышение частного показателя эффективности СЭП вездехода (вероятности обеспечения электрической энергией пуска двигателя) на 29 %.

По результатам технико-экономической оценки целесообразности применения в составе СЭП двигателя молекулярных накопителей электрической энергии установлено, что объемно-массовые и стоимостные показатели комбинированных источников электрической энергии, состоящих из молекулярных накопителей электрической энергии и свинцовых стартерных аккумуляторных батарей, определяются параметрами свинцовой стартерной аккумуляторной батареи (средней мощностью в стартерном режиме разряда при отрицательной температуре электролита и сроком службы).

По результатам технико-экономической оценки целесообразности применения в составе СЭП ДВС молекулярных накопителей электрической энергии обоснованы требования к свинцовой стартерной аккумуляторной батарее по назначению и сроку службы.

По результатам расчета стоимостных характеристик комбинированных источников электрической энергии разработаны предложения по применению молекулярных накопителей в составе СЭП двигателя и по применению МНЭ для внешних электрических пусков двигателей.

Заключение

Учитывая, что 86 % территории России в течение 140 дней в году сохраняется температура ниже минус 20°С, проблема обеспечения пуска двигателей вездеходов при низких температурах имеет важное значение в комплексе мероприятий по повышению эффективности эксплуатации данных машин.

Одним из путей решения проблемы эффективного пуска двигателей вездеходов при низких температурах воздуха является применение в составе СЭП ДВС молекулярных накопителей электрической энергии, которые являются аналогом свинцовой стартерной аккумуляторной батареи в стартерном режиме разряда при температуре электролита минус 30°С и по удельной мощности существенно превосходят (на 25.30 %) лучшие мировые аналоги свинцовых стартерных аккумуляторных батарей.

Проведенный анализ работ в исследуемой области показал, что существующий теоретический и методический аппарат обеспечивает оценку СЭП только с традиционным составом источников электрической энергии (автономный энергоагрегат и аккумуляторные батареи) и не учитывает особенности систем электроснабжения с молекулярными накопителями электрической энергии. Существующие методики по оценке СЭП и аккумуляторных батарей рассчитаны в основном на оценку качества функционирования указанных изделий и не обеспечивают оценку эффективности систем электроснабжения, включая источники электрической энергии.

Кроме того, результаты анализа литературных источников показали возможность применения комбинированных источников электрической энергии в вездеходах для обеспечения электрической энергией нетрадиционных потребителей электрической энергии, таких как электрическая трансмиссия и система активной подвески. Следовательно, применение в вездеходах комбинированных источников электрической энергии будет означать в перспективе концептуальный и технологический прорыв в области создания вездеходов.

Для достижения цели диссертации разработан методический подход к оценке МНЭ, который базируется на применении концепции пригодности и критерия «эффективность-стоимость». Для реализации методического похода в работе предложены критерии пригодности вспомогательного источника электрической энергии (по средней мощности в стартерном режиме разряда, по максимальной запасаемой энергии, по объему, по массе, по ресурсу и стоимости) и методы определения показателей, на которых они базируются; обоснован критерий эффективности систем электроснабжения и вспомогательного источника электрической энергии по минимальной пусковой частоте вращения коленчатого вала двигателя при температуре минус 45°С; предложен критерий «эффективность-стоимость» для выбора лучшего типа вспомогательного источника электрической энергии и разработана система взаимосвязанных математических моделей, базирующаяся на существенных частных моделях и известных закономерностях функционирования молекулярных накопителей электрической энергии, электродвигателей постоянного тока с последовательным возбуждением и систем электрического пуска.

Разработанная система взаимосвязанных математических моделей обеспечивает: выявление особенностей работы электрического стартера при прокрутках коленчатого вала поршневого двигателя от молекулярных накопителей электрической энергии с определением его параметров; обоснование требуемого уровня напряжения на клеммах молекулярных накопителей электрической энергии при прокрутках коленчатого вала поршневого двигателя электрическим стартером в предельном режиме; определение КПД источников электрической энергии с молекулярными накопителями электрической энергии; определение температуры холодной прокрутки коленчатого вала поршневого двигателя в зависимости от типа масла; определение момента сопротивления проворачиванию коленчатого вала поршневого двигателя в зависимости от температуры и типа масла с использованием стартерных характеристик.

Для практической реализации предложенного методического подхода была разработана расчетная методика оценки систем электрического пуска с комбинированным источником электрической энергии с МНЭ для вездехода с дизельным двигателем. Данная методика обеспечивает проведение оценки эффективности вспомогательных источников электрической энергии по пуску двигателей вездеходов на этапе технического проектирования, позволяет оценить эффективность и целесообразность принимаемых конструктивных технических решений и наметить пути совершенствования разрабатываемых комбинированных источников электрической энергии.

Для проведения экспериментальных исследований МНЭ с целью проверки адекватности предлагаемой математической модели в работе разработана экспериментальная методика, предназначенная для проведения лабораторных и объектовых испытаний молекулярных накопителей электрической энергии, а также для проведения качественной оценки источников электрической энергии, имеющих различную физическую природу.

С использованием разработанной методики при испытаниях получены основные характеристики молекулярных накопителей электрической энергии: изменение силы тока молекулярных накопителей электрической энергии при разряде на нагрузку 0,04 Ома при различных температурах электролита; изменение напряжения на клеммах молекулярных накопителей электрической энергии при разряде на нагрузку 0,04 Ома при различных температурах электролита; внутренне сопротивление молекулярных накопителей электрической энергии при различных температурах электролита; емкость молекулярных накопителей электрической энергии при различных температурах электролита; массогабаритные характеристики молекулярных накопителей электрической энергии.

С использованием характеристик молекулярных накопителей электрической энергии, полученных при испытаниях, определены следующие параметры МНЭ для сопоставительного анализа и качественной оценки молекулярных накопителей электрической энергии и свинцовых стартерных аккумуляторных батарей в стартерном режиме разряда при температуре электролита минус 30°С: средняя мощность, отдаваемая энергия, удельная объемная энергия, удельная массовая энергия, удельная объемная мощность, удельная массовая мощность, продолжительность разряда, а также проведена качественная оценка молекулярных накопителей электрической энергии с использованием методов квалиметрии.

По результатам сопоставительного анализа и качественной оценки МНЭ установлено:

Длительность разряда в стартерном режиме разряда при температуре электролита минус 30°С и объемно-массовым показателям МНЭ соизмеримы с серийными свинцовыми стартерными аккумуляторными батареями;

По удельной мощности в стартерном режиме разряда при температуре электролита минус 30°С молекулярные накопители электрической энергии на 25.85 % превосходят лучшие мировые аналоги свинцовых стартерных аккумуляторных батарей;

Значение обобщенного показателя качества МНЭ, характеризующего их энергетические свойства, позволяет сделать вывод о возможности замены свинцовых стартерных аккумуляторных батарей в стартерном режиме разряда молекулярными накопителями электрической энергии.

В частности, результаты экспериментальных исследований СЭП с молекулярными накопителями электрической энергии показали, что источник электрической энергии, состоящий из 4-х МНЭ типа МНЭ-140/28 обеспечивает эффективный холодный пуск двигателя марки В-84 при температуре 5°С и обеспечивает холодную прокрутку коленчатого вала двигателя марки В-84 без подачи топлива длительностью до 5 секунд.

Таким образом, молекулярные накопители электрической энергии являются аналогом свинцовых стартерных аккумуляторных батарей в стартерном режиме разряда и могут использоваться в составе СЭП взамен аккумуляторных батарей. Кроме того, возможна унификация МНЭ и свинцовых стартерных аккумуляторных батарей по установочным, габаритным и присоединительным размерам.

Оценка адекватности математической модели функционирования системы электрического пуска с молекулярными накопителями электрической энергии проводилась по критерию несовпадения Тейла. Значение коэффициента несовпадения Тейла ит практически равно нулю, иг = 0,057, что позволяет сделать вывод об • адекватности математической модели функционирования системы электрического пуска с молекулярными накопителями электрической энергии гусеничного вездехода.

Для выработки практических рекомендаций по улучшению характеристик СЭП и применению молекулярных накопителей электрической энергии в работе проведены: теоретические исследования функционирования системы электрического пуска вездехода от молекулярных накопителей электрической энергии по определению температуры холодной прокрутки двигателя в зависимости от типа вспомогательного источника электрической энергии; оценка влияния молекулярных накопителей электрической энергии на эффективность системы электроснабжения вездехода в целом; технико-экономическое обоснование целесообразности применения молекулярных накопителей электрической энергии в СЭП вездеходов.

По результатам проведенных исследований установлено: источники электрической энергии, состоящие из молекулярных накопителей электрической энергии, обеспечивают холодную прокрутку двигателя марки В-84 на маловязких маслах при температуре минус 45°С; применение молекулярных накопителей электрической энергии в составе вспомогательного источника электрической энергии для пуска двигателя обеспечивает повышение частного показателя эффективности СЭП (вероятности обеспечения электрической энергией пуска двигателя) вездехода (вероятности обеспечения машины электрической энергией во всех режимах функционирования) на 29 %; объемно-массовые и стоимостные показатели комбинированных источников электрической энергии, состоящих из молекулярных накопителей электрической энергии и свинцовых стартерных аккумуляторных батарей, определяются параметрами свинцовой стартерной аккумуляторной батареи.

Кроме того, результаты проведенных испытаний позволили обосновать требования к свинцовой стартерной аккумуляторной батарее по назначению и сроку службы.

По результатам оценки технико-экономической целесообразности применения молекулярных накопителей электрической энергии были предложены технические решения по улучшению характеристик СЭП (функциональная схема СЭП, обеспечивающая пуск ДВС от молекулярных накопителей электрической энергии совместно с аккумуляторными батареями; функциональная схема СЭП, обеспечивающая пуск ДВС от молекулярных накопителей электрической энергии), выработаны практические рекомендации по их применению в составе буферных групп (в составе передвижного автономного энергоагрегата с молекулярными накопителями электрической энергии).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Евдокимов, Евгений Вячеславович, 2009 год

1. Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей: Учебник для ВУЗов. — 4-е изд. М.: Телеком, 2006. - 440 с.

2. Теория, конструкция и расчет автотракторного электрооборудования: Учебник / Под общ. ред. М.Н. Фесенко. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1992. — 384 с.

3. Стартерные аккумуляторные батареи. Устройство, эксплуатация и ремонт /М А Дасоян, Н И Курзуков, О С Тютрюмов, В М Ягнятинский. М.: Транспорт, 1994.-242 с.

4. Батареи аккумуляторные свинцовые стартерные: 6СТЭН-140М; 6СТ-140Р, 12СТ-70М и 12СТ-70. Технические условия ТУ-16-529.357-78. Введ. 1978-09-07.-53 с.

5. Батареи аккумуляторные свинцовые стартерные 12СТ-85Р1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ИКШЖ.563423.003-02ТО. СПб.: АО "Электротяга", 2007. - 35 с.

6. Батареи аккумуляторные свинцовые стартерные 12ТСТС-85А необслуживаемые. Технические условия ТУ 3481-062-062-00217047-2002. Проект. ОАО "НИИСТА", 2002. - 25 с.

7. Батареи аккумуляторные свинцовые стартерные 6ТСТС-140А необслуживаемые. Технические условия ТУ 16 ИЛАЕ 563414.018ТУ. -Проект. ОАО "ИНИСТА", 2003. - 36 с.

8. Батареи аккумуляторные свинцовые стартерные 6ТСТС-100А необслуживаемые. Технические условия ТУ 3481-061-00217047-2002. — ОАО "НИИСТА", 2008.-25 с.

9. Батареи аккумуляторные свинцовые стартерные для тяжелых режимов эксплуатации. Руководство по эксплуатации ЖШЦИ.563.423.001РЭ. ОАО "КнААЗ", 2008. 23 с.

10. Батареи аккумуляторные свинцовые стартерные 6СТС-140АС. Технические условия ТУ 3481-024-05758606-2001. Проект. - ОАО "КнААЗ",2001.-38 с.

11. Общие технические требования. Системы электроснабжения для объектов вооружения и военной техники: проект/НИИИ Электромеханики -Истра, 2000.-150 с.

12. Пусковые-качества и системы пуска автотракторных двигателей / С.М. Квайт, Я.А. Менделевич, Ю.П. Чижков: М.: Машиностроение, 1990. -256 с.

13. ГОСТ В 22759-84. Батареи аккумуляторные свинцовые стартерные для тяжелых режимов работы. Общие технические условия // Гос. стандарт. — 1984.-26 с.

14. Лабунский A.B. Чтобы автомобиль "заводился"// Грузовик. — 2007, № 1. С. 54-55.

15. СГ-18ТУ. Стартер-генератор. Технические условия. — 2003.

16. Электрооборудование танков: учебник/А.С. Белоновский и др.; под ред. A.C. Белоновского. -М.: ВАБТВ, 1972. 555 с.

17. Хортов В.П., Высоковольтные системы ДВС// Автомобильная промышленность. 1993, № 6. — С. 20-22.

18. Leopard 2. Europe's Number One: рекламный проспект/KMW Krauss Maffe Wegmann. 6 с

19. Батарея аккумуляторная свинцовая стартерная 12СТ-100. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ИКШЖ.563423.001ТО/ Предприятие п/я В-2440. 2004. - 39 с.

20. Иванов О., Нестеркин В. Основные пути в развитии танков за рубежом // Зарубежное военное обозрение. 2006, № 2. - С. 42-48.

21. Электрооборудование автомобилей: учебник для ВУЗов / Акимов C.B., Чижков Ю.П. М.: "За рулем", 2007. - 336 с.

22. Маховичный Н. Накопители энергии. М.: Знание. 1980. - 178 с.

23. Коровин Н.В. Новые химические источники тока. — М: Энергия, 1978.-184 с.

24. Бертинов А.И., Мизюрин СВ. Энергетика процесса заряда конденсатора от генератора постоянного тока // Электричество. 196, № 8. — С.54-61.

25. Полупроводниковые зарядные устройства емкостных накопителей / О. Г. Булатов, B.C. Иванов, Д.И. Панфилов. М: Радио, 2006. - 160 с.

26. Чижков Ю. Емкостные накопители энергии в системах пуска двигателя внутреннего сгорания // Автомобильный транспорт. — 1995, № 4. — С. 42-44.

27. Накопители энергии в электрических системах: учебн. пособие для вузов/ Ю.Н. Астахов, В. А. Венников, А. Г. Тер-Газарян. М.: Высшая школа, 1989.- 159 с.

28. Каневский С. Мощные импульсные источники электрической энергии: статья // Техника и вооружение. 1991, № 4. - С. 8-9.

29. Захаров Н. П. Источники питания для электромобилей // Автомобильная промышленность. 1993, № 6. - С. 38-99.

30. Кочнев Е. Грузовые электромобили // Автомобильный транспорт. -2003, № 1.-С. 37-39.

31. Хортов В. Емкостные накопители транспортных средств // Автомобильный транспорт. 1993, № 6. - С. 15-16.

32. Хортов В.П. Инвалидная коляска с комбинированным приводом // Автомобильная промышленность. 2003, № 2. — С. 18-19.

33. Анализ возможностей применения емкостных накопителей энергиидля пуска двигателей внутреннего сгорания мобильных машин: отчет о НИР (промежуточ.): "Пуск'УОВА ВС РФ; исполн. В.И. Зубенко и др. М., 2000. -69 с. Инв. № 634046.

34. Анализ возможностей применения емкостных накопителей энергии для пуска двигателей внутреннего сгорания мобильных машин: отчет о НИР (заключит.): "Пуск70ВА ВС РФ; исполн. В. И.Зубенко и др. М., 2001. - 77 с.-Инв. №634047.

35. Хортов В.П. Новое направление в электрооборудовании АТС // Автомобильная промышленность. — 2008, №9. С. 13-15.

36. Танковые двигатели: учебник / А.Г. Козлов, С.И. Юлин, А.Г. Котин. -М.:ВА БТВ, 1963.- 119 с.

37. Das Batterie Sustem, das stets die Starternergie behult und durch-Warnleuchten, hubbuuhnen, Stenndheizzung, Licht und sonstige Verbbrauchher nicht starltunfahig wird: рекламный проспект/ EUROTEC - Ebetronic Waldsassen GmbH.

38. Антипенко B.C. Еще раз о новых накопителях энергии // Грузовик. 2007. - № 10. С. 25-28.

39. Менухов В. Свехвысокоемкие электрохимические конденсаторы. Что это такое // Электронные компоненты. 2000, № 5. - С. 59-62.

40. Накопители энергии 12 ПП-20/0.002, 24 ПП-30/0.003, 24 ПП-80/0.002 для систем электрического пуска ВАТ: пояснительная записка к техническому проекту Мпп-150.00.00.00.00ПЗ/А03т "Элит"; иполн. A.M. Брынцев. — 1997. 7 с.

41. Материалы международной выстави "Автосалон-99". -М., 1999.

42. Воздвиженский М. Следующий шаг снимаем аккумулятор? // Изобретатель и рационализатор. — 2007, № 11. — С. 16-17

43. Чижков Ю.П. Электроснабжение стартера от емкостного накопителя электрической энергии // Грузовик. 1997, № 1. -С. 22-24.

44. Пусковые системы авиационных газотурбинных двигателей / Б.М. Кац, Э.С. Жаров, В.К. Винокуров. -М.: Машиностроение, 1976.-220 с.

45. Фесенко М. Н. Расчет электрических машин и аппаратов танкового электрооборудования: лекции/ М. Н. Фесенко. М.: ВАБТВ, 1963. - 147 с.

46. Надежность и эффективность в технике: справочник в 10 т./ Ред. совет: B.C. Авдуевский и др. М.: Машиностроение, 2001. Т.З.

47. Химические источники тока / B.C. Багоцкий, A.M. Скундин. М.: Энергоиздат, 1981. - 360 с.

48. Запуск авиационных газотурбинных двигателей / М.А. Алабин, Б.М. Кац, Ю.А. Литвинов. М.: Машиностроение, 1998. - 228 с.

49. Электротехника / И.М. Иванов, Я. Д. Мац, М.М. Могилевский, Ю.Б. Россов. М.: Воениздат, 1988. - 614 с.

50. Машиностроитель. №1. 1999. М.Н. Фесенко, Ю.П. Чижков, До Ван Зунг Электроприводы с емкостными накопителями энергии, с.с. 11 — 13.

51. Батарея аккумуляторная свинцовая стартерная 12СТ-85Р1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ИКШЖ.563423.003-02TO.-2007.-35c.

52. Евдокимов Е.В. Методический подход к оценке эффективности вспомогательных источников электрической энергии в системах электроснабжения вездеходов. // Электроника и электрооборудование транспорта. 2009, № 2-3 - С. 36-37. Москва 2009 г.

53. Евдокимов Е.В. Экспериментальное исследование режимов работы электропривода с молекулярным накопителем энергии.// МАДИ (ГТУ). Сборник научных трудов. 2009 №2 - С. 75-78

54. Микрокалькуляторы в физике/А. Е.Шелест.-М.:Наука, 1988. - 272 с.

55. Чумаков Н.М., Серебрянный Е.И. Оценка эффективности сложных технических устройств. — М.: Сов. радио. 1980, 192 с.

56. Основы синтеза систем летательных аппаратов: учебн. пособие для студентов втузов / A.A. Лебедев, В.Н. Баранов, В.Т. Бобровников и др. под ред. A.A. Лебедева. — М.: Машиностроение, 1987. — 224 с.

57. Раскин Л.Г. Анализ сложных систем и элементы теорииоптимального управления; M., Сов. Радио, 1976. -344 с.

58. Евдокимов Е.В; Методика . оценки эффективности комбинированных источников;электрическо№энергии. // Молодежь XXI века: шаг в будущее. Материалы VIII. региональной межвузовской, научно-практической конференции! 7-18 мая 2007г. Книга 2. С. 97-99.

59. Машинные и имитационные . эксперименты с моделями экономических систем / Т. Нейлор, Дж. Ботон, Дж. Фигнер и др. под ред. В.Ю. Лебедева и А.В. Лотова; с предисловием Н.11. Моисеева. М.: Мир,: 2005. - 500 с. ; ;

60. Исследование испытания; Планирование эксперимента;. Термины и определения. ГОСТ 24026-80. М;: Гос. комитет по стандартам, 1980. - 18 с.

61. БродскишВ:3., Введение в факторное планирование эксперимента. -М-.: Наука, 1976.-226 с.

62. Асатурян В.И. Теория планирования эксперимента. М:: Радио и связь, 2003. - 248 с.

63. Абезгауз Г.Г. Справочник по вероятностным расчетам. — Мл Воениздат, 2005. 536 с.

64. ОСТ37.003.084-88. Стартеры электрические автотракторные. Общие технические условия // Гос. стандарт. 1988. - 15 с.68. 6140-120167-2397. Единая стартерная батарея НАТО. Стандарт НАТО.

65. Герметичные свинцово кислотные батарей фирмы БОЫЕ^С-НЕКЫ. Неремонтируемые батареи для боевых и тактических машин марки ЦК 6 ТЫ МБ: рекламный проспект/Выставка вооружений в Абу-Даби. -Объединенные Арабские Эмираты. — 2003. 8 с.

66. ГП-10А ТУ. Технические условия. Генератор электромашинный ГП-10А. 1981. - 18 с.

67. ГП-26 ТУ. Технические условия. Генератор электромашинный ГП-26.-2001.-33 с.

68. Шумкин С., Шалимов В. Накопители электрической энергии сверхвысокой емкости для пуска двигателя внутреннего сгорания // Грузовик. 1997, № 10. - С. 22-24.

69. Хортов В. Конденсаторы выходят на трассу // Изобретатель и рационализатор. 2003, № 6 — С. 6-7.

70. Фесенко М.Н. Конденсаторы системы пуска //Автомобильная промышленность. 1986, № 6. - С. 1-8.

71. Фесенко М.Н. Электроника и конденсаторный пуск // Автомобильная промышленность. — 1986, № 6. — С. 17-18.

72. Энергоблоки ЭБ-100-35/12, ЭБ-200-120/24, ЭБ-400-480/24. Технически условия ТУ 3481-089-00217047-2002/ОАО "НИИСТА". 2002. -11 с.

73. Материалы международной выставки источников электрической энергии. М., 2007.

74. Формуляр ESMA 2002.222.00.000.02 ФО. Модуль конденсаторный 20ЭК402.2-120-28/16-0,006.

75. Формуляр ESMA 2002.222.00.000.02 ФО. Модуль конденсаторный 20ЭК404.2-180-28/16-0,01.

76. МНЭ 14.00.00 ТО. Молекулярный накопитель электрической энергии МНЭ-200/24. Техническое описание и инструкция по эксплуатации на опытный образец.

77. Инструкция по эксплуатации ЯАВАЦ 673649.002ИЭ Импульсный конденсатор энергоемкий для системы электростартерного пуска двигателей автомобилей.

78. Черноскутов А.И., Якубович М.Е. Методы сравнительной оценки изделий. Рига, Лат. НИИНТИ, 1987, - 69 с.

79. Квайт С. М. Еще раз о накопителях энергии в системах пуска ДВС // Автомобильная промышленность. — 2005, № 11. — С. 19-20.

80. ГОСТ 22261-82. Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия//Гос. стандарт. — 1983. — 39 с.

81. Зограф И.А., Новицкий П.Ф. Оценка погрешностей результатов измерений / И.А. Зограф, П.Ф. Новицкий. JL: Энергоатомиздат: Ленингр. отделение, - 2003. - 248 с.