Удосконалення математичної моделі волоконно-оптичного інклінометра для вібраційної діагностики елементів пропульсивного комплексу з підшипниками ковзання

Автор(и)

  • Альберт Кирилович Сандлер Національний університет "Одеська морська академія", Україна https://orcid.org/0000-0002-0709-0542
  • Віталій Віталійович Будашко Національний університет "Одеська морська академія", Україна https://orcid.org/0000-0003-4873-5236
  • Сергій Георгійович Хнюнін Національний університет "Одеська морська академія", Україна https://orcid.org/0000-0001-5941-5372
  • Валентин Михайлович Богач Національний університет "Одеська морська академія", Україна https://orcid.org/0000-0002-0822-0003

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.289773

Ключові слова:

волоконно-оптичний інклінометр, пропульсивний комплекс, шарувата структура, показник заломлення, математична модель

Анотація

Виключно великий вплив роботоспроможності суднового пропульсивного комплексу (СПК) на безпеку судна і судноплавства в цілому. Це вимагає здійснення постійного довготривалого технічного діагностування елементів СПК з метою визначення їх реального ресурсу. У першу чергу це відноситься до підшипникових вузлів СПК. Практичне використання концепції постійного діагностування  вимагає впровадження новітніх засобів контролю технічного стану СПК, які в змозі значним чином підвищити вірогідність результатів вимірювань. Саме тому, розв'язання наукової проблеми створення засобів діагностики, інваріантних до експлуатаційних умов і адаптованих для безперервного, тривалого і достовірного моніторингу, а саме волоконно-оптичних інклінометрів (ВОІ), є актуальним. Для вирішення проблеми визначено об`єкт дослідження - волоконно-оптичні засоби вимірювання для контролю зміни геометричного положення або умов демпфування коливань у підшипникових вузлах елементів СПК. Проблема удосконалення волоконно-оптичних засобів полягала у підвищенні точності результатів вимірювань.

Отримані результати у вигляді удосконаленої математичної моделі ВОІ. Відмінність моделі полягає у вираховуванні дійсних властивостей кожного шару матеріалу багатошарової структури реальних волоконно-оптичних хвилеводів. Відмінна риса пропонованого рішення полягає у тому, що опис процес оптико-механічного процесу у ВОІ за допомогою вдосконаленої математичної моделі є більш точним і наближеним до параметрів реального процесу, які визначені експериментально.

Результати дослідження належать до сфери систем та засобів технічного діагностування елементів СПК і можуть бути застосовані у першу чергу на кораблях, підводних човнах та суднах великої водотоннажності

Біографії авторів

Альберт Кирилович Сандлер, Національний університет "Одеська морська академія"

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра теорії автоматичного управління та обчислювальної техніки

Навчально-науковий інститут автоматики та електромеханіки

Віталій Віталійович Будашко, Національний університет "Одеська морська академія"

Доктор технічних наук, професор

Кафедра електричної інженерії та електроніки

Навчально-науковий інститут автоматики та електромеханіки

Сергій Георгійович Хнюнін, Національний університет "Одеська морська академія"

Кандидат технічних наук, доцент

Навчально-науковий інститут автоматики та електромеханіки

Валентин Михайлович Богач, Національний університет "Одеська морська академія"

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технології матеріалів та судноремонту

Навчально-науковий інститут інженерії

Посилання

  1. Kiryukhin, A. L., Romanovskiy, G. F., Khanmamedov, S. A. (2011). Sistemy uderzhaniya i stabilizatsii valov sudovykh energeticheskikh ustanovok. Sudovye energeticheskie ustanovki, 27, 10–18. Available at: http://seu.onma.edu.ua/wp-content/uploads/2020/09/2011_27_27_2.pdf
  2. Sapiga, V., Kiryukhin, A., Cherpita, P. (2014). Perfection methods for analyzing the dynamics of marine shafting. Vodnyi transport, 1, 52–61. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Vodt_2014_1_12
  3. Duan, N., Wu, C., Huang, Y., Zhang, Z., Hua, H. (2023). Lateral vibration analysis and active control of the propeller-shafting system using a scaled experimental model. Ocean Engineering, 267, 113285. doi: https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2022.113285
  4. Jalali, M. H., Ghayour, M., Ziaei-Rad, S., Shahriari, B. (2014). Dynamic analysis of a high speed rotor-bearing system. Measurement, 53, 1–9. doi: https://doi.org/10.1016/j.measurement.2014.03.010
  5. Komarizadehasl, S., Komary, M., Alahmad, A., Lozano-Galant, J. A., Ramos, G., Turmo, J. (2022). A Novel Wireless Low-Cost Inclinometer Made from Combining the Measurements of Multiple MEMS Gyroscopes and Accelerometers. Sensors, 22 (15), 5605. doi: https://doi.org/10.3390/s22155605
  6. He, X., Yang, X., Zhao, L. (2014). Application of Inclinometer in Arch Bridge Dynamic Deflection Measurement. TELKOMNIKA Indonesian Journal of Electrical Engineering, 12 (5). doi: https://doi.org/10.11591/telkomnika.v12i4.4933
  7. Budashko, V., Sandler, A., Shevchenko, V. (2022). Diagnosis of the Technical Condition of High-tech Complexes by Probabilistic Methods. TransNav, the International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation, 16 (1), 105–111. doi: https://doi.org/10.12716/1001.16.01.11
  8. Budashko, V., Sandler, A., Khniunin, S. (2023). Improving the method of linear-quadratic control over a physical model of vessel with azimuthal thrusters. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (2 (121)), 49–71. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.273934
  9. Zhao, J., Xu, F., Li, F., Xu, H. (2018). Simulation of Shupe Effect in Fiber Optic Gyroscope Fiber Coil with Inclinometer While Drilling. Acta Optica Sinica, 38 (5), 0506001. doi: https://doi.org/10.3788/aos201838.0506001
  10. Yan, T., Zhang, C., Gao, S., Lin, T. (2012). Continuous measurement for fiber optic gyro inclinometer with motion constraint. Journal of Chinese Inertial Technology, 6, 650–653. Available at: https://doi.org/10.13695/j.cnki.12-1222/o3.2012.06.009
  11. Minardo, A., Picarelli, L., Avolio, B., Coscetta, A., Papa, R., Zeni, G. et al. (2014). Fiber optic based inclinometer for remote monitoring of landslides: On site comparison with traditional inclinometers. 2014 IEEE Geoscience and Remote Sensing Symposium. doi: https://doi.org/10.1109/igarss.2014.6947382
  12. Ma, L., Tsujikawa, K., Aozasa, S., Azuma, Y. (2013). Cord identification technique for ultra-low bending loss fibers using higher order modes of visible light. Optical Fiber Technology, 19 (3), 194–199. doi: https://doi.org/10.1016/j.yofte.2013.01.002
  13. Sushchenko, O. A., Palchyk, V. V. (2012). Review of the Modern Status of the Fiber-Optic Angular Rate Sensors and Trends of their Development. Elektronika ta systemy upravlinnia, 3 (29), 74–84. Available at: https://jrnl.nau.edu.ua/index.php/ESU/article/view/887/869
  14. Sandler, A. K., Budashko, V. V. (2022). Pat. No. 153064 UA. Volokonno-optychnyi inklinometr. No. u202203784; declareted: 11.10.2022; published: 17.05.2023, Bul. No. 20. Available at: https://base.uipv.org/searchINV/search.php?action=viewdetails&IdClaim=285079
  15. Sandler, A. (2023). Fiber-optic inclinometer for diagnosing elements of the propulsion complex of autonomous vessels. Slovak international scientific journal, 72, 46–53. doi: https://doi.org/10.5281/zenodo.8016986
  16. Zeisberger, M., Hartung, A., Schmidt, M. (2018). Understanding Dispersion of Revolver-Type Anti-Resonant Hollow Core Fibers. Fibers, 6 (4), 68. doi: https://doi.org/10.3390/fib6040068
  17. Akand, T., Islam, Md. J., Kaysir, Md. R. (2020). Low loss hollow-core optical fibers conjoining tube lattice and revolver structures. Results in Optics, 1, 100008. doi: https://doi.org/10.1016/j.rio.2020.100008
  18. Korchevsky, A. S., Kolomiets, L. V. (2015). Mechanical fiber optic cable. Collection of scientific works of the Odesa State Academy of Technical Regulation and Quality, 2 (7), 68–72. doi: https://doi.org/10.32684/2412-5288-2015-2-7-68-72
  19. DSTU IEC 60794-1-2-2002. Kabeli optychni. Chastyna 1-2. Zahalni tekhnichni umovy. Osnovni metody vyprobuvannia optychnykh kabeliv (IEC 60794-1-2:1999, IDT). Available at: http://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=80375
  20. Snyder, A., Love, D. (1983). Optical Waveguide Theory. Springer, 738. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-4613-2813-1
  21. Sadd, M. H. (2014). Elasticity Theory, Applications, and Numerics. Academic Press. doi: https://doi.org/10.1016/c2012-0-06981-5
  22. Barzanjeh, S., Xuereb, A., Gröblacher, S., Paternostro, M., Regal, C. A., Weig, E. M. (2021). Optomechanics for quantum technologies. Nature Physics, 18 (1), 15–24. doi: https://doi.org/10.1038/s41567-021-01402-0
  23. Sandler, А. (2019). Sensitive element of fiber optical accelerometer based on sapphire glass. IX mizhnarodna naukovo-metodychna konferentsiya "Sudnova elektroinzheneriia, elektronika i avtomatyka". Odesa: NU "OMA", 28–34. Available at: https://d1wqtxts1xzle7.cloudfront.net/62451964/111_%D0%9C%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D1%8B_%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D1%84_2019-120200323-91727-13qmcsf-libre.pdf?1586206062=&response-content-disposition=inline%3B+filename%3DProceeding_Book_of_IX_International_Scie.pdf&Expires=1698093115&Signature=balczrUSlijG9ntqfCRg0SQr7ttzteLp1Y~RxDG5G2lwBIDniLmOpM4k2iNeYbB0wXJ4zJP~sJntP-x8qkpXW7JEcGf0cDzWyXFyFTVliVCOO3lBq4Ry0RGT1jgRU3dCsC3187nzM6XcAQiJqo15UY2mLwt69Ve-xR~xZbC~0gpndY6t87rFgjpU1GY7ISRuNj0Rxup-gaNXNd~FhWsw6-2uY2~0V4cNR-V75m10aIsf5gHC6G9RT7G5cgv-kMOi2jFXNze4aNsYGwAFgThYuEKZ6fYEyctSCaChc~PpITiw3j0JkuaMLdgBsbumoBM~iQki0Jz~f9C3UMxBT95zlA__&Key-Pair-Id=APKAJLOHF5GGSLRBV4ZA#page=28
  24. Shore, K. A. (2012). Fiber Optics: Physics and Technology, by Fedor Mitschke. Contemporary Physics, 53 (1), 69–70. doi: https://doi.org/10.1080/00107514.2011.629738
  25. Sandler, A., Budashko, V. (2022). Improving tools for diagnosing technical condition of ship electric power installations. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (5 (119)), 25–33. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.266267
  26. Zhu, X., Wang, K., Yang, J., Huang, L., Shen, B., Sun, M. (2022). Research on the control strategy of grid connection between shore power supply and ship power grid. Energy Reports, 8, 638–647. doi: https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.08.164
  27. Dagkinis, I. K., Psomas, P. M., Platis, A. N., Dragović, B., Nikitakos, N. V. (2023). Modelling of the availability for the ship integrated control system sensors. Cleaner Logistics and Supply Chain, 9, 100119. doi: https://doi.org/10.1016/j.clscn.2023.100119
  28. Martins, A. B., Torres Farinha, J., Marques Cardoso, A. (2020). Calibration and Certification of Industrial Sensors – a Global Review. Wseas Transactions on Systems And Control, 15, 394–416. doi: https://doi.org/10.37394/23203.2020.15.41
  29. Budashko, V., Shevchenko, V. (2021). Solving a task of coordinated control over a ship automated electric power system under a changing load. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (2 (110)), 54–70. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.229033
Удосконалення математичної моделі волоконно-оптичного інклінометра для вібраційної діагностики елементів пропульсивного комплексу з підшипниками ковзання

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-10-31

Як цитувати

Сандлер, А. К., Будашко, В. В., Хнюнін, С. Г., & Богач, В. М. (2023). Удосконалення математичної моделі волоконно-оптичного інклінометра для вібраційної діагностики елементів пропульсивного комплексу з підшипниками ковзання. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(5 (125), 24–31. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.289773

Номер

Том 5 № 5 (125) (2023): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Albert Sandler, Vitalii Budashko, Sergii Khniunin, Valentin Bogach

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.