ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ТЯГИ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Анотація

На современном этапе эволюции судовой энергетики отмечается определенный рост применения газотурбинных установок (ГТУ). Анализ эксплуатации судов и кораблей с ГТУ показал, что эти установки более эффективны по сравнению с дизельными на быстроходных (со скоростью хода более 20 … 25 узлов) судах водоизмещающего типа, а также на судах с динамическими принципами поддержания с большой энерговооруженностью - до 20 … 40 кВт на 1 тонну  водоизмещения против 1 … 2 кВт на 1 тонну у водоизмещающих судов со скоростями движения 12 … 15 узлов.

Для судов и кораблей с динамическими принципами поддержания актуальным является точное определение векторов тяги двигателя. Традиционно измерение усилий, передаваемых на корпус, производится в узлах крепления установки либо на специальных динамометрических стендах.

В обоих вариантах контроля сложным является выбор тягоизмерительных устройств (ТИУ), обеспечивающих достаточно высокую информативность и чувствительность измерений.

Анализ существующих ТИУ показал, что применение их для контроля вектора тяги ГТУ в специальных эксплуатационных условиях характеризуется  недостаточной достоверностью результатов измерения.

В сложившейся ситуации представилась целесообразной разработка нового схемотехнического решения  ТИУ. Конструкция устройства позиционировалась как такая, в которой отсутствует необходимость постоянной поддержки чистоты и геометрии открытого измерительного канала, обеспечена инвариантность к помехам электромагнитного и термического происхождения, обеспечены измерения боковых составляющих тяги в двух плоскостях и одновременно сохранены надежность, чувствительность и простота  схемотехнических решений систем известных типов.

Основное отличие предлагаемого устройства заключается в том, что вертикальный подвес дополнительно закреплен на горизонтальном упругом подвесе,  а в тело обеих подвесов вмонтированы волоконные световоды. Световоды, играющие роль сенсорных элементов, чувствительны к деформации кручения, имеют отражающие слои на концах и термокомпенсационные биметаллические оболочки.

Комбинация оптико-механичных элементов в разработанном ТИУ позволит обеспечить:

повышенную чувствительность и точность измерения боковых составляющих вектора тяги путем исключения влияния неконтролируемых электромагнитных помех, которые создает двигатель, и силового влияния токов, генерируемых в кабелях питания;

отсутствие влияния неконтролируемых климатологических факторов на оптический канал;

защищенность чувствительных элементов системы;

постоянность геометрии оптического канала в условиях влияния неконтролируемых эксплуатационных факторов;

постоянное измерение в реальном масштабе времени.

Использование  предлагаемого ТИУ позволит адекватно и достоверно оценивать результаты испытаний газотурбинных установок.