Особливості оцінювання і прогнозування стану суднових теплообмінних апаратів в системі експлуатації на основі технології цифрових двійників
DOI:
https://doi.org/10.31498/2225-6733.51.2025.344965Ключові слова:
інформаційна модель, цифровий двійник, теплообмінний апарат, система охолодження, суднова енергетична установка, модель, складна системаАнотація
Одним із напрямів удосконалення суднових енергетичних установок є підвищення їхньої ефективності під час перетворення теплової енергії в окремих елементах системи. Такі процеси базуються на законах термодинаміки, гідрогазодинаміки та тепломасообміну, і саме вони визначають коефіцієнт корисної дії установки, обсяг теплових та шкідливих викидів, строк служби, а також компактність і досконалість систем. Важливу роль у формуванні цих показників відіграють теплообмінники, які є ключовими складовими енергетичних установок. Обґрунтована необхідність удосконалення обладнання суднових енергетичних установок і теплообмінних апаратів, що визначають практичний запит на розробку, удосконалення і впровадження науково-технічних розробок і рішень для інтенсифікації процесів теплообміну в умовах експлуатації судна. Обґрунтовані і системно ураховані особливості оцінювання і прогнозування стану суднових теплообмінних апаратів у системі експлуатації на основі технології цифрових двійників вантажного судна і суднової енергетичної установки. Розроблена модель і інформаційна складна система в реалізації задач дослідження, що дозволяє надалі досліджувати укрупненою моделлю представлення цифрового двійника інтелектуальної системи управління експлуатацією вантажного судна та суднової енергетичної установки. Теоретично та експериментально обґрунтувані реалізації досліджуваного застосування в частині практичних методів формування цифрового двійника для представлення результатів роботи теплообмінного обладнання судна в реальних умовах експлуатації. Наведений приклад застосування методу для реального теплообмінника судна
Посилання
Zohuri B. Compact Heat Exchangers: Selection, Application, Design and Evaluation. Switzerland : Springer International Publishing, 2017. 559 p. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-29835-1.
Features of Modeling Thermal Development Processes of the Vehicle Engine Based on Phase-Transitional Thermal Accumulators / I. Gritsuk et al. SAE Technical Paper. 2019. Article 2019-01-0906. DOI: https://doi.org/10.4271/2019-01-0906.
Черняк Ю.В., Прилепський Ю.В., Грицук І.В. Фізична модель рекуперативної системи маневрового тепловозу. Донецьк: ДонІЗТ, 2010. 196 с.
Мікульонок І. О. Інноваційне теплообмінне обладнання : монографія. Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023. 140 c.
Теплообмінники з псевдозрідженням сипкого матеріалу (Огляд конструкцій) / Мікульонок І. О., Карвацький А. Я., Іваненко О. І., Лелека С. В. Вісник Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» : сер. «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження». 2022. № 3(21). С. 23-38. DOI: https://doi.org/10.20535/2617-9741.3.2022.265359.
Mikulionok I. O. Plate-Type Gas Distribution Grids for Fluidized Bed Apparatuses (Survey of Patents). Chemical and Petroleum Engineering. 2021. Vol. 57, № 1-2. Pp. 168-175. DOI: https://doi.org/10.1007/s10556-021-00911-2.
Aspects of Forming the Information V2I Model of the Transport Vessel / A. Golovan et al. IEEE International Conference on Modern Electrical and Energy Systems (MEES), Kremenchuk, Ukraine, 23-25 September 2019. Pp. 390-393. DOI: https://doi.org/10.1109/MEES.2019.8896595.
The Choice of a Rational Type of Fuel for Technological Vehicles / V. Zaharchuk et al. SAE Technical Paper. 2018. Article 2018-01-1759. DOI: https://doi.org/10.4271/2018-01-1759.
Cognitive Model of the Internal Combustion Engine / V. Vychuzhanin et al. SAE Technical Paper. 2018. Article 2018-01-1738. DOI: https://doi.org/10.4271/2018-01-1738.
The Complex Application of Monitoring and Ex-press Diagnosing for Searching Failures on Common Rail System Units / I. Gritsuk et al. SAE Technical Paper. 2018. Article 2018-01-1773. DOI: https://doi.org/10.4271/2018-01-1773.
Особливості моніторингу стану транспортних засобів з використанням бортових діагностичних комплексів / В.П. Матейчик та ін. Управління проектами, системний аналіз і логістика. 2014. Випуск 13. С. 126-138.
Increase of Stability for Motor Cars in Service Braking / M. Podrigalo et al. SAE Technical Paper. 2018. Article 2018-01-1880. DOI: https://doi.org/10.4271/2018-01-1880.
Information and analytical system to monitor operating processes and environmental performance of vehicle propulsion systems / Mateichyk V., Sága M., Smieszek M., Tsiuman M. IOP Conference. Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 776(1). Article 012064. DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/776/1/012064.
Assessment of Operation Speed and Precision of Electropneumatic Actuator of Mechanical Transmission Clutch Control System / M. Mi-khalevich et al. SAE Technical Paper. 2018. Arti-cle 2018-01-1295. DOI: https://doi.org/10.4271/2018-01-1295.
The peculiarities of monitoring road vehicle performance and environmental impact / I. Kuric et al. MATEC Web of Conferences. Innovative Technologies in Engineering Production. 2018. Vol. 244. Article 03003. DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201824403003.
Організація технічної експлуатації автомобілів в умовах формування інтелектуальних транспортних систем / В.П. Волков та ін. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Автомобіле- та тракторобудування. 2013. № 29(1002). С. 138-144.
Головань А. І. Перспективні напрямки та інноваційні підходи управління системою технічного обслуговування вантажних суден. Розвиток транспорту. 2023. Вип. 2(17). С. 42-55. DOI: https://doi.org/10.33082/td.2023.2-17.04.
Головань А. Формування оптимальних параметрів системи технічного обслуговування вантажних суден за рахунок цифрових стратегій. Вісник Приазовського Державного Технічного Університету. Серія: Технічні науки. 2023. Вип. 47. С. 297-305. DOI: https://doi.org/10.31498/2225-6733.47.2023.300116.
Головань А. І. Методи кількісної оцінки ефективності систем технічного обслуговування вантажних суден. Розвиток транспорту. 2023. Вип. 3(18). С. 113-122. DOI: https://doi.org/10.33082/td.2023.3-18.09.
Головань А. І. Концептуальна модель планування та оптимізації графіків технічного обслуговування вантажних суден. Водний транспорт. 2023. Вип. 1(37). С. 107-115. DOI: https://doi.org/10.33298/2226-8553.2023.1.37.12.
Головань А. І. Дослідження впливу комплексної прескриптивної системи та цифрових стратегій на ефективність системи технічного обслуговування вантажних суден. Водний транспорт. 2024. Вип. 1(39). С. 112-123. DOI: https://doi.org/10.33298/2226-8553.2024.1.39.11.
Головань А. Формування цифрових стратегій для вирішення задач підвищення ефективності систем технічного обслуговування вантажних суден. Вісник Приазовського Державного Технічного Університету. Серія: Технічні науки. 2023. Вип. 46. С. 149-158. DOI: https://doi.org/10.31498/2225-6733.46.2023.288184.
Головань А. І. Особливості оцінювання ефективності систем технічного обслуговування вантажних суден. Системи управління, навігації та зв’язку. 2024. Вип. 1(75). С. 5-10. DOI: https://doi.org/10.26906/SUNZ.2024.1.005.
Digital twins-based smart manufacturing system design in Industry 4.0: A review / J. Leng et al. Journal of Manufacturing Systems. 2021. Vol. 60. Pp. 119-137. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2021.05.011.
Improving material quality management and manufacturing organizations system through Industry 4.0 technologies / M. Ammar et al. Materials Today Proceedings. 2021. Vol. 45. Pp. 5089-5096. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.01.585.
Caiza G., Sanz R. An Immersive Digital Twin Applied to a Manufacturing Execution System for the Monitoring and Control of Industry 4.0 Processes. Applied Sciences. 2024. Vol. 14. Article 4125. DOI: https://doi.org/10.3390/app14104125.
Wan J., Chen B., Wang S. Smart Manufacturing Factory: Artifcial-Intelligence-Driven Customized Manufacturing. 1st ed. Boca Raton, FL, USA : CRC Press, 2023. 470 p. DOI: https://doi.org/10.1201/9781003460992.
Grieves M. W. Product lifecycle management: The new paradigm for enterprises. International Journal of Product Development. 2005. Vol. 2. Pp. 71-84. DOI: https://doi.org/10.1504/IJPD.2005.006669.
Grieves M. W. Product Lifecycle Management. Nova Iorque, Brazil : McGraw-Hill, 2006. 319 p.
Grieves M. W. Virtually Perfect: Driving Innova-tive and Lean Products Through Product Lifecycle Management. Cocoa Beach, FL, USA : Space Coast Press, 2011. 382 p.
Digital Twin: Enabling Technologies, Challenges and Open Research / Fuller A., Fan Z., Day C., Barlow C. IEEE Access. 2020. Vol. 8. Pp. 108952-108971. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2998358.
Twin-driven smart manufacturing: Connotation, reference model, applications and research issues / Y. Lu et al. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing. 2020. Vol. 61. Article 101837. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rcim.2019.101837.
Reinforcement learning and digital twin-based real-time scheduling method in intelligent manufacturing systems / Zhang L., Yan Y., Hu Y., Ren W. IFAC-PapersOnLine. 2022. Vol. 55, iss. 10. Pp. 359-364. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2022.09.413.
Tian L., Liu G., Liu S. Digital twin and production line simulation technology. J. Graph. 2021. Vol. 3. Pp. 349-358.
Digital-Twin-Assisted Optimization of Intelligent Manufacturing Flexible Production Line with Automated Guided Vehicle / R. Xiao et al. Proceedings of the 2023 42nd Chinese Control Conference (CCC), Tianjin, China, 24-26 July 2023. Pp. 5174-5179. DOI: https://doi.org/10.23919/CCC58697.2023.10240458.
A digital twin framework for prognostics and health management / M. Toothman et al. Computers in Industry. 2023. Vol. 150. Article 103948. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compind.2023.103948.
Digital twin-driven product design, manufacturing and service with big data / F. Tao et al. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2018. Vol. 94. Pp. 3563-3576. DOI: https://doi.org/10.1007/s00170-017-0233-1.
Mahomed A. S., Saha A. K. Unleashing the Poten-tial of 5G for Smart Cities: A Focus on Real-Time Digital Twin Integration. Smart Cities. 2025. Vol. 8. Article 70. DOI: https://doi.org/10.3390/smartcities8020070.
Digital twin and its potential application exploration / F. Tao et al. Computer Integrated Manufacturing Systems. 2018. Vol. 24. Pp. 1-18. DOI: https://doi.org/10.13196/j.cims.2018.01.001.
Интеграция технической эксплуатации автомобилей в структуры и процессы интеллектуальных транспортных систем: монография / В.П. Волков та ін. Донецк : Изд-во «Ноулидж», 2013. 398 с.
STI FULHAM. URL: https://www.balticshipping.com/vessel/imo/9688374 (дата доступу: 15.06.2025).
MAN B&W S50ME-B9.3-TII. IMO Tier II. Project Guide. 2014. 302 p.
STI FULHAM. IMO number: 9688374. STI FULHAM - DNV GL Vessel Register. 13.11.2021. 5 p.
Design and simulation of heat exchangers using Aspen HYSYS, and Aspen exchanger design and rating for paddy drying application / J. Janaun et al. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. International Conference on Chemical and Bioprocess Engineering, Kota Kinabalu, Malaysia, 9-12 December 2015. DOI: https://doi.org/10.1088/1755-1315/36/1/012056.
Garcia S., Trueba A. Fouling in heat exchangers. Inverse Heat Conduction and Heat Exchangers. London, UK: Intechopen Edition, 2019. Pp. 1-27. DOI: http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.88079.
Industrial heat exchanger: Operation and maintenance to minimize fouling and corrosion / T. K. Hou et al. Heat Exchangers – advanced Features and Applications. London, UK : Intechopen Edition, 2017. DOI: http://dx.doi.org/10.5772/66274.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Журнал "Вісник Приазовського державного технічного університету. Серія: Технічні науки" видається під ліцензією СС-BY (Ліцензія «Із зазначенням авторства»).
Дана ліцензія дозволяє поширювати, редагувати, поправляти і брати твір за основу для похідних навіть на комерційній основі із зазначенням авторства. Це найзручніша з усіх пропонованих ліцензій. Рекомендується для максимального поширення і використання неліцензійних матеріалів.
Автори, які публікуються в цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди, які стосуються неексклюзивного поширення роботи в тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи в цьому журналі.
