КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер 23-29-00403

НазваниеИсследование систем электропитания постоянного и переменного тока телеуправляемых необитаемых подводных аппаратов с многозонным регулированием выходных параметров.

РуководительРулевский Виктор Михайлович, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники", Томская обл

Период выполнения при поддержке РНФ

2023 г. - 2024 г.

Конкурс№78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки, 09-405 - Транспортная энергетика (наземного, водного, воздушного, космического транспорта)

Ключевые словаглубоководные аппараты, системы электропитания, преобразователи, постоянный ток, переменный ток, кабель-трос, многозонное регулирование, АИМ, ШИМ

Код ГРНТИ45.37.31

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Проект направлен на создание систем электропитания (СЭП) отечественных телеуправляемых необитаемых подводных аппаратов (ТНПА), не уступающих по характеристикам лучшим мировым образцам и предназначенным для проведения исследований Мирового Океана на глубинах свыше 8 км. Актуальность исследований на таких глубинах объясняется громадными запасами углеводородов России в Арктике и необходимостью их скорейшего освоения, отсутствием современных отечественных глубоководных СЭП, необходимостью импортозамещения оборудования, используемого нашими исследователями в настоящее время, а также резким увеличением объемов исследований проводимых зарубежными конкурентами, особенно в Арктике. Научной проблемой является исследование систем электропитания (СЭП) телеуправляемых необитаемых подводных аппаратов (ТНПА) с передачей электроэнергии на переменном и постоянном токе через кабель-трос на глубины свыше 8 км. Обеспечение большого диапазона предлагается обеспечивать за счет использования способов многозонного регулирования (МР) параметров электрической энергии и учета влияния параметров кабеля, величины и характера нагрузки, напряжения первичного источника питания. Новизна проекта заключается в том, что впервые в отечественной практике будут проведены исследования по созданию СЭП ТНПА, работающих на глубинах свыше 8 километров, реализующие оригинальные способы формирования и регулирования параметров электрической энергии. Выбор и выявление перспективных способов и схем преобразования параметров электрической энергии будет проведен на основе патентного анализа десятков и сотен патентов США, в соответствии с Международной патентной классификацией. Исследуемые способы многозонного регулирования напряжения постоянного и переменного тока основаны на разбиении полного диапазона регулирования на требуемое количество поддиапазонов - зон регулирования. Дискретное регулирование выходных параметров преобразователей осуществляется переключением из одной зоны в другую, а плавное способами широтно-импульсного регулирования внутри каждой зоны. Комплексность проведенных работ будет обеспечена за счет исследования полной структуры СЭП в составе первичного источника питания, входного фильтра, преобразователя с выходным напряжением постоянного или переменного тока, выходного фильтра, кабеля и нагрузки. В процессе исследований впервые будут получены следующие результаты: - СЭП ТНПА постоянного и переменного тока, предназначенные для эксплуатации на глубинах свыше 8 км; - требования, предъявляемые к СЭП, использующих кабель-трос длиной свыше 8 км; - перспективные направления развития преобразователей переменного напряжения в постоянное, переменного напряжения в переменное, постоянного напряжения в переменное и постоянного напряжения в постоянное; - зависимости диапазона регулирования и качественных характеристик выходных параметров преобразователей в функции количества и способа формирования дискретных зон, частоты промежуточного преобразования, длины кабеля и диапазона изменения параметров и характера нагрузки для СЭП постоянного и переменного тока; - качественные показатели и гармонический состав напряжения при широтно-импульсной и амплитудно-импульсной модуляции при дискретном квантовании по времени, по уровню и полном квантовании параметров ступеней; - способы многозонного регулирования выходного напряжения для систем электропитания постоянного и переменного тока; - алгоритмы работы силовых ключей для формирования дискретных диапазонов и количества ступеней в СЭП постоянного и переменного тока; - преимущество предлагаемых систем с многозонным регулированием выходных параметров; - исследования СЭП в статическом и динамическом режиме работы при активной, активно-индуктивной, активно-емкостной нагрузке и вентильной нагрузке; - создана методика проектирования СЭП ТНПА переменного и постоянного тока с многозонным регулированием

Ожидаемые результаты
Основные результаты, полученные при выполнении проекта - созданы базы данных патентов США и выявлены перспективные направления и способы преобразования параметров электрической энергии в соответствии с Международной патентной классификацией (МПК); - определены параметры кабеля, в функции частоты передаваемого тока, длины кабеля и диапазона изменения нагрузки и их влияние на качественные и энергетические характеристики СЭП ТНПА; - проведен анализ способов формирования дискретных уровней и квазисинусоидальной формы напряжения при квантовании параметров ступеней по уровню, по времени и полном квантовании; - исследованы способы многозонного регулирования СЭП ТНПА ППТ с переменным и постоянным шагом квантования по уровню; - созданы модели и проведены исследования СЭП ТНПА в стационарном и динамическом режимах работы при различном характере нагрузки; - разработаны алгоритмы работы силовых ключей преобразователей постоянного и переменного тока для СЭП ТНПА с многозонной модуляцией; - проведен сравнительный анализ СЭП ТНПА постоянного и переменного тока; - разработаны методики проектирования силовой части СЭП ТНПА ППТ. Научная значимость проведенных исследований заключается в: - комплексном исследовании СЭП ТНПА с многозонным регулированием выходных параметров; - создании постоянно пополняемых специализированных баз данных патентов по 226 подгруппам МПК, содержащих десятки тысяч зарубежных патентов с глубиной охвата 10 - 20 лет; - разработке способа патентного анализе для выявления перспективных направлений развития способов преобразования параметров электрической энергии; - исследовании качества и гармонического состава напряжения с квазисинусоидальной формой при различных способах квантования параметров ступеней; - исследовании способов многозонного регулирования СЭП ТНПА постоянного и переменного тока с постоянной и переменной величиной дискретных зон; - исследовании влияния количества и способов формирования дискретных зон на качественные и регулировочные характеристики преобразователей постоянного и переменного тока; - исследовании влияния параметров кабеля и нагрузки на диапазон регулирования напряжения СЭП ТНПА постоянного и переменного тока; - расчете элементов силовой части преобразователей СЭП ПА с МР постоянного и переменного тока; - методиках проектирования СЭП ТНПА с многозонным регулированием.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---