Selection of the optimal flow path and control program for the turbo drive of remotely operated underwater vehicle
Authors: Симашов Р.Р. , Чехранов С.В. 
Published: December 2021

Обеспечение высокой экономичности не только на режимах номинальной мощности, но и на частичных режимах при изменении внешних параметров приводит к необходимости оптимизации проточной части турбины с объективным учетом ее характеристик на переменных режимах. Приводятся результаты многорежимной оптимизации МРТ в составе ЭУ АНПА на базе подхода разработанного авторами. Представлены основные результаты сравнительного анализа многорежимной оптимизации МРТ с оптимизацией на i-тый режим и работающей на остальных режимах как переменных для различных программ регулирования мощности. Выявлено сильное влияние на результаты многорежимной оптимизации основного ограничения в виде равенства мощности турбины мощности задаваемой графиком нагрузки, а также программ регулирования. Возможность применения соплового регулирования приводит к ослаблению степени воздействия основного ограничения. Установлено, что оптимальные геометрические характеристики стремятся к режиму с большей работой. Представлены результаты многорежимной оптимизации МРТ для различных программ регулирования и графиков нагрузок по отношению к результатам многорежимной оптимизации с программой реализующей сопловое регулирование в сочетании с изменением начальных параметров перед турбиной. Многорежимная оптимизация для программы, реализующей сопловое регулирование в сочетании с изменением только начальной температуры перед турбиной, выявила узкую регулировочную способность начальной температуры, и невозможность в некоторых случаях удовлетворения основным ограничениям по равенству мощностей для всех исследуемых графиков нагрузки в пределах заданных ограничений на режимные параметры. Результаты численного эксперимента свидетельствуют, что разработанный автором подход к многорежимной оптимизации МРТ позволяет снизить расход топлива при условии обеспечения заданного графика нагрузок по сравнению с традиционными методами проектирования на номинальный режим.

Ensuring high efficiency not only at nominal power modes, but also at partial modes when changing external parameters leads to the need to optimize the flow path of the turbine with objective consideration of its characteristics at variable modes. The results of multi-mode optimization of a low-consumption turbine as part of a power unit of remotely operated underwater vehicle based on the approach developed by the authors are presented. The main results of a comparative analysis of multi-mode optimization of a low-consumption turbine with optimization for the i-mode and operating in other modes as variables for various power control programs are presented. A strong influence on the results of multi-mode optimization of the main limitation in the form of equality of the turbine power to the power set by the load schedule, as well as control programs is revealed. The possibility of using nozzle regulation leads to a weakening of the degree of influence of the main restriction. It was found that the optimal geometric characteristics tend to the regime with more work. The results of multi-mode optimization of a low-consumption turbine for various control programs and load schedules are presented in relation to the results of multi-mode optimization with a program that implements nozzle control in combination with a change in the initial parameters in front of the turbine. Multimode optimization for a program that implements nozzle regulation in combination with changing only the initial temperature in front of the turbine revealed a narrow adjusting ability of the initial temperature and the impossibility, in some cases, of satisfying the basic constraints on the equality of powers for all the studied load curves within the specified constraints on operating parameters. The results of the numerical experiment indicate that the approach developed by the author to the multi-mode optimization of a low-consumption turbine makes it possible to reduce fuel consumption, provided that a given load schedule is provided in comparison with traditional design methods for the nominal mode.