Науково-дослідна лабораторія «Енергоефективності та екологічності суднових двигунів внутрішнього згоряння»

Науково-дослідна лабораторія «Енергоефективності та екологічності суднових двигунів внутрішнього згоряння» є структурним підрозділом Херсонської державної морської академії. Очолює лабораторію д.т.н., професор кафедри «Експлуатації суднових енергетичних установок» Херсонської державної морської академії Білоусов Євген Вікторович.

Персональний склад лабораторії

Білоусов Євген,

д.т.н., проф., проф. кафедри експлуатації

суднових енергетичних установок,

Херсонська державна морська академія,

ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-8185-8209 , bilousov.evgen@ksma.ks.ua

Самарін Олександр – к.т.н., доцент,

доцент кафедри експлуатації суднових енергетичних установок, Херсонська державна морська академія,

ORCID ID: samarin.oleksandr@ksma.ks.ua

Богдан Юрій – к.т.н., доцент кафедри експлуатації суднових енергетичних установок,

Херсонська державна морська академія,

ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-3178-1941 , bogdan.yurij@ksma.ks.ua

Рибальченко Микола – механік І розряду,

старший викладач кафедри експлуатації суднових енергетичних установок,

Херсонська державна морська академія, kolryb73@gmail.com

Будко Вадим – технічний директор ТОВ «Транспортний судноплавний менеджмент»,

аспірант кафедри експлуатації суднових енергетичних установок, Херсонська державна морська академія

Головною ідеєю інновацій у роботі наукової лабораторії є комплекс досліджень, спрямованих на вивчення, розробку та запровадження комплексів заходів технічного та/або організаційного характеру з підвищення ефективних та екологічних показників суднових двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ).

Підвищення ефективних та екологічних показників є вимогою ряду нормативних документів, зокрема важливість розв’язання завдань щодо забезпечення екологічних показників суден річкового та морського транспорту під час експлуатації ДВЗ визначається вимогами Додатка VI MARPOL. Слід зазначити, що в цей час не існує комплексної оцінки (або критерію) ефективності методів (засобів) поліпшення екологічних показників суднових дизелів. Наявні методики дозволяють зробити тільки відносні оцінки ефективності засобів підвищення паливної економічності та зниження токсичності викидів, тому подальшим завданням науково-дослідної лабораторії є створення системи комплексної оцінки пропонованих методів і засобів поліпшення ефективності та екологічності роботи суден річкового та морського транспорту.

Напрямки досліджень лабораторії з підвищення ефективних та екологічних показників суднових ДВЗ під час експлуатації:

  • Дослідження та розробка методів впливу на робочі процеси.
  • Дослідження та розробка методів використання альтернативних палив у тому числі не нафтового походження.
  • Дослідження експлуатаційних показників суднових ДВЗ, що працюють за альтернативними робочими циклами.
  • Дослідження експлуатаційних показників суднових ДВЗ, що працюють на альтернативних паливах
Знайомство з лабораторією представників наукового товариства студентів
Зняття індикаторних діаграм з лабораторного дизеля з представниками наукового товариства студентів
Лабораторна установка для дослідження рабочих процесів ДВЗ та методів впливу на їх показники
Робота з навально-дослідницьким комплексом контролю параметрів робочого процесу через мультимедійні засоби
Тарування датчику витрати палива та витрати повітря двигуна лабораторної установки
Аналіз робочого процесу безпосередньо на судні під час виконання рейсу
Науковий семінар про особливості аналізу робочого процесу при використанні програмно-апаратного комплексу DEPAS проводить керівник лабораторії д.т.н., проф. Білоусов Є.В. та автор і розробник ПАК DEPAS д.т.н., проф. Варбанець Р.А.
Науковий семінар про характеристики та особливості використання віртуальних тренажерів в навчальному процесі та при проведені наукових досліджень проводить к.т.н., доцент Богдан Ю.О.

 

Напрямки досліджень Лабораторії спрямовано на комплексне забезпечення екологічної безпеки судноплавства, зменшення впливу суднових ДВЗ на навколишнє середовище шляхом зменшення витрат палива, скорочення викидів до атмосфери шкідливих речовин та парникових газів.

Робота Лабораторії зосереджена на поєднанні трьох ланок:

  • ідентифікації негативного впливу суднових ДВЗ на навколишнє середовище;
  • розробку заходів спрямованих на зменшення такого впливу;
  •  запровадження технічно-організаційних заходів спрямованих на скорочення шкідливого впливу.

Ідентифікація негативного впливу відбувається з урахуванням комплексних критеріїв запроваджених ІМО, а також розроблених на підставі власних досліджень лабораторії.

Розробка заходів спрямованих на зменшення негативного впливу суднових ДВЗ відбувається на основі досліджені альтернативних методів організації робочих процесів в суднових ДВЗ та/або методів використання альтернативних палив не нафтового походження.

Запровадження технічно-організаційних заходів спрямованих на скорочення шкідливого впливу суднових ДВЗ відбувається шляхом розробки практичних рекомендацій, що базуються на результатах проведених наукових досліджень.

Наукові дослідження лабораторії спрямовані на розробку теоретичних основ робочих процесів суднових ДВЗ, що працюють на альтернативних паливах, визначення методології та обґрунтування розрахункових моделей, синтез високоефективних робочих процесів для підвищення техніко-економічних і покращення екологічних показників суднових ДВЗ по основним викидам забруднюючих речовин та парникових газів.

Задачі, які вирішуються під час досліджень Лабораторії полягають в наступному:

  • Розробка концепції розширення паливної бази суднових ДВЗ, визначення основних критеріїв щодо доцільності включення до неї окремих видів альтернативних палив.
  • Дослідження ефективності основних методів використання альтернативних палив у суднових ДВЗ, визначення перспективних методів їх застосування в судновій енергетиці.
Приклади отримання розрахункової індикаторної діаграми у в рφ-координатах для навантаження 47% від номінальної потужності, шляхом перетину 3D-поверхні робочих режимів двигуна 8К90МС-С
Розрахункові діаграми динамічності робочого процесу та процесу тепловиділення отримані за результатами обробки розрахункової еталонної індикаторної діаграми для режиму навантаження двигуна 47% від номінальної потужності



Моделювання процесів в паливній системі газових малообертових двигунів
  • Розробка теоретичних положень щодо організації високоефективних робочих процесів в перспективних суднових двигунах, в тому числі і тих, що працюють на альтернативних паливах.
  • Розробка комплексів математичних моделей термодинамічних, фізичних та фізико-хімічних процесів у двигунах та їх системах, обраних для дослідження.
  • Шляхом моделювання виявити, дослідити та узагальнити фізичні та фізико-хімічні закономірності, які суттєво впливають на ефективність та екологічність суднових ДВЗ;
  • Визначити основні напрямки розвитку двотактних газодизельних малообертових двигунів, розробити концепцію і запропонувати практичні рекомендації щодо отримання та ефективного використання в них альтернативних палив.
  • Розробити комплекс математичних моделей для дослідження процесу подачі газових палив у робочій циліндр двотактних газодизельних МОД з внутрішнім сумішоутворенням. Сформулювати рекомендації щодо підвищення ефективності роботи цих двигунів на різних навантажувальних і швидкісних режимах.
  • Запропонувати нові підходи з організації робочих процесів СДВЗ при використанні альтернативних палив, які спрямовані на покращення ефективних, економічних та екологічних показників. Розробити практичні рекомендації щодо моделювання процесів, визначення конструктивних параметрів окремих елементів СДВЗ та систем при їх проектуванні та виготовленні.

Окрім основних співробітників, до роботи лабораторії залучаються курсанти старших курсів, та інші працівники кафедри ЕСЕУ, інших кафедр академії. У якості консультантів з окремих питань залучаються провідні фахівці з інших навчальних закладів і наукових установ.

Деякі праці, опубліковані співробітниками лабораторії за останні роки:

  1. Застосування методу безградіентної оптимізації при синхронізації даних моніторингу робочого процесу двигунів внутрішнього згоряння / Варбанец Р.А., Єриганов О.В., Кирнац В.І., Маулевич В.О., Білоусов Є.В., Александровська Н.І. // Авиационно-космическая техника и технология, 2018, № 5 (149) – С. 9-17.
  2. Особливості теплової підготовки двигуна стаціонарної енергетичної установки за допомогою теплових акумуляторів фазового переходу. / Вербовський В.С., Грицук І.В., Білоусов Є.В.,Скалига М.М., Рудинець М.В. // Міжвузівський збірник «Наукові нотатки». Луцьк, 2018. Випуск № 62. С.56-60
  3.  Застосування методу оптимізації в задачах аналізу робочого процесу суднових дизелів /Варбанець Р.А., Білоусов Є.В., Єриганов О.В., Маулевич В.О., Александровська Н.І., Крижановська І.П. // Науковий журнал «Розвиток транспорту» № 2 (3) 2018., Одеса, ОНМУ, – С. 90-103.
  4.  Vibration diagnostics methods of marine diesel engines with turbocharger. / Varbanets R., Rudenko S., Yarovenko V., Е. Bilousov,Kucherenko Y., Yeryganov O., Piterskaya V. // AC/323(AVT-306)TP/883. STO – Meeting Proceedings Paper Published: 11/22/2018. Doi: 10.14339/STO-MP-AVT-306-09-PDF
  5. Исследование процессов топливоподачи в газодизельных малооборотных двухтактных двигателях низького давления. / Белоусов Е.В., Варбанец Р.А, Савчук В.П., Грицук И.В., Вербовский В.С. // Двигатели внутреннего сгорания. Всеукраинский научно-технический журнал. – Харьков: изд. НТУ«ХПИ» – 2019. – № 1. – С 27-33. DOI: 10.20998/0419-8719.2019.1.05
  6. Белоусов Е.В.Исследование процессов внутреннего смесеобразования в судовых малооборотных газодизельных двигателях низкого давления. Системи і засоби транспорту. Проблеми експлуатації і діагностики: Колективна монографія за науковою редакцією проф. Грицука І. Херсон: ХДМА, 2019. – 442 с. (С. 139-162)  ISBN 978-966-2245-53-0
  7. Analysis of heat transfer coefficients for simulation of the heat exchange between oil and the internal cavity faces of the isolated piston at variable gravity conditions. / Bilohub A., Duong N. Van., Sirenko F., Belousov E., Savchuk V., Symonenko R., Zajačko I. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. 1-9 р. doi:10.1088/1757-899X/776/1/012020.
  8. Реализация высокоэффективных термодинамических циклов в двухтактных твердотопливных поршневых двигателях внутреннего сгорания судового назначения. / Белоусов Е.В., Грицук И.В., Варбанец Р.А., Самарин А.Е. // Двигатели внутреннего сгорания. Всеукраинский научно-технический журнал. – Харьков: изд. НТУ «ХПИ» – 2020. – № 1. – С. 81-86. doi: 10.20998/0419-8719.2020.2.06
  9. Исследование влияния давления подачи и сечений сопловых каналов на процессы топливоподачи в газодизельных малооборотных двухтактных двигателях низкого давления. / Белоусов Е.В., Марченко А.П., Савчук В.П., Вербовский В.С. // Двигатели внутреннего сгорания. Всеукраинский научно-технический журнал. – Харьков: изд. НТУ «ХПИ» – 2020. – № 1. – С 27-33.
  10. Research of the Gas Fuel Supply Process on the Compression Stroke in Ship’s Low-Speed Gas-Diesel Engines / Belousov E., Marchenko A., Gritsuk I., Savchuk V., et al. // SAE Technical Paper 2020-01-2107, 2020, doi:10.4271/2020-01-2107.
  11. Белоусов Е.В., Тулученко Г.Я., Савчук В.П. Аналітичний опис індикаторних діаграм. Розвиток транспорту. Науковий журнал. № 1(8), Видавничий дім «Гельветика» 2021. С. 47-61 ISSN 2616-7360
  12. Білоусов Є.В. Теоретичні основи робочих процесів в суднових двигунах, що працюють на альтернативних паливах: монографія / Є.В. Білоусов. – Херсон: ОЛДІ-ПЛЮС, 2020. – 444 с. ISBN 978-966-289-417-2
  13. Numerical Assessment of the Rates of Solid Fuel Combustion Reactions and Their Impact on the Working Process of a Solid-Fuel Piston Engine. / Belousov E., Marchenko A., Gritsuk I., BulgakovM., Kravchenko S., Polyvianchuk A., Samarin O., Ahieiev M., Vrublevskyi R. // SAE Technical Paper 2021-01-5035, 2021, doi:10.4271/2021-01-5035.
  14. Білоусов Є.В. Розробка методів оцінки технічного стану двигунів за результатами індиціювання робочого процесу на режимах відмінних від номінальних. / Білоусов Є.В., Марченко А.П., Рибальченко М.Є., Савчук В.П., Тулученко Г.Я.: Двигуни внутрішнього згорання. Всеукраїнський науково-технічний журнал. – Харків: вид. НТУ «ХПІ» – 2022. – № 1. – С 51-59. DOI: 10.20998/0419-8719.2022.1.07
  15. Рибальченко М.Є., Білоусов Є.В. Використання числових профілів робочого процесу для аналізу ефективності роботи суднового малообертового двигуна на режимах часткових навантажень. Розвиток Транспорту № 3(14), 2022. – С. 97-109.
  16. Digital Profiles of Work Processes of a Marine Engine for Calculated Indicator Diagrams in Operating Modes Other than Maximum Continuous Rating. / Belousov, E., Marchenko, A., Rybalchenko, M., Tuluchenko, G., Gritsuk I. Savchuk V., Volodarets M., // SAE Technical Paper 2023-01-5008, 2023, doi:10.4271/2023-01-5008.

Патенти

1. Пат. 148623 Україна, МПК F02В 25/02, F01L 1/32, F01L 11/02. Система газообміну двотактного двигуна/ Самарін О.Є.; заявник і патентовласник Херсонська державна морська академія ‒ № u 2021 02163; заявл. 23.04.21; опубл. 25.08.21, Бюл. №34.

2. Пат. 148622 Україна, МПК F02В 25/02, F01L 1/32, F01L 11/02. Прямоточно-клапанна система газообміну двотактного дизеля/ Самарін О.Є., Білоусов Є.В., Савчук В.П., Грицук І.В.; заявник і патентовласник Херсонська державна морська академія ‒ № u 2021 02162; заявл. 24.04.21; опубл. 25.08.21, Бюл. №34

3. Пат. 146151 Україна, МПК F02М 39/02. Паливний насос з клапанним регулюванням/ Самарін О.Є., Білоусов Є.В., Савчук В.П., Грицук І.В.; заявник і патентовласник Херсонська державна морська академія ‒ № u 2020 05873; заявл. 14.09.20; опубл. 20.01.21, Бюл. №3

4. Пат. 145014 Україна, МПК F16J 1/00, F16J 10/00. Циліндро-поршнева група двотактного дизеля/ Самарін О.Є.; заявник і патентовласник Херсонська державна морська академія ‒ № u 2020 03919; заявл. 30.06.20; опубл. 10.11.20, Бюл. №21

5. Пат. 143635 Україна, МПК F16J 1/00, F16J 10/04 (2006/01), F16J 15/44 (2006/01). Циліндро-поршневагрупа крейцкопфного дизельного двигуна / Самарін О.Є.; заявник і патентовласник Херсонська державна морська академія ‒ № u 2019 00557; заявл. 30.01.20; опубл. 10.08.20, Бюл. №15.