To the question of the description of the internal combustion engine in the mathematical model of the lifting system of the hovercraft (on the example of the ZMZ-51432.10 CRS engine)

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. It is known that about one third of the total capacity of the power plant of the hovercraft (SVP) is spent on the creation of an air cushion that ensures the rise of the main hull of the vessel. At the same time, in SVP, the source of mechanical energy, as a rule, is a diesel internal combustion engine (ICE). This article discusses one of the issues related to the creation of a mathematical model of the lifting system of the SVP, using: ICE, hydraulic transmission, axial fans and an air cushion nozzle scheme. Since in the vast majority of cases, the internal combustion engine performs its work in partial load modes, it becomes necessary to effectively control the power of the internal combustion engine in order to achieve its high efficiency in partial load modes.

AIMS. The purpose of this study is to develop a mathematical description of the operation of the internal combustion engine both in external and partial modes of operation, for use in a mathematical model of the operation of the lifting system of the SVP.

Methods. In this study, a ZMZ-51432.10 CRS diesel engine is used for the lifting system of the hovercraft.

Results. Using the data obtained using the DIESEL-RK program for this ICE, in the Microsoft Excel environment, the corresponding trend lines were obtained for them by approximating the points that identify the partial characteristics of the engine with fourth-order polynomials, as well as the dependence of the coefficients of these polynomials on the control parameter of the ICE operation mode .

Conclusion. The developed mathematical description of engine operation can be integrated with various load models when simulating real systems using internal combustion engines as energy sources. This means that it can also be used in mathematical modeling of the SVP lifting system in the MATLAB Simulink package.
The approach proposed in this article makes it possible to build mathematical models of various systems using internal combustion engines, simplifying the study and saving computational time. Also, the results obtained can be of reference value.

About the authors

Alexander V. Lepeshkin

Moscow Polytechnic University

Email: lep@mami.ru
ORCID iD: 0000-0002-5590-7422
SPIN-code: 4412-6948

Professor, Cand. Sci. (Tech.), Professor of the Industrial Heat Power Engineering Department

Russian Federation, 38, Bolshaya Semenovskaya st., Moscow

Van Hoa Nguyen

Bauman Moscow State Technical University

Author for correspondence.
Email: thoigian226@gmail.com
ORCID iD: 0009-0000-0843-2738
SPIN-code: 7676-2873

Postgraduate of the Hydromechanics, Hydromachines and Hydro-Pneumoautomatics Department

Russian Federation, 5, 2nd Baumanskaya street, 105005 Moscow

References

  1. Knyazev SI, Lomovskikh AE, Guliev ERO. Development of a stand to study the influence of the air coefficient on the energy and economic performance of internal combustion engines. Nauka i obrazovanie na sovremennom etape razvitiya: opyt, problemy i puti ikh resheniya. 2019. С. 84–87. (in Russ.)
  2. Kukharenok GM. Theory of working processes of internal combustion engines: a methodological guide for students of correspondence courses in the specialty "Internal combustion engines". Minsk: BNTU; 2011. (in Russ.)
  3. Diesel engine model ZMZ-51432 CRS for UAZ vehicles of ecological class 4. Design, operation, maintenance and repair [internet] (in Russ.) Accessed: 20.05.2023. Available from: http://www.uazprofi.ru/files/userfiles/Katalogi/zmz_51432_patriotE4_2013.pdf
  4. Kuleshov AS, Kozlov AV, Fadeev YuM, et al. Diesel-RK program: modeling and optimization of internal combustion engines. In: Collection of proceedings of the international scientific and technical conference "Engine-2010", dedicated to 180 anniversary of MSTU im. N.E. Bauman / Edited by NA Ivashchenko, VA Wagner, LV Grekhov. Moscow: MGTU im NE Baumana; 2010. С. 287–292. (in Russ.) Accessed: 20.05.2023. Available from: http://piston-engines.ru/images/konferencia/2010/articles/287-292.pdf
  5. Kuleshov A, Grekhov L. Multidimensional Optimization of DI Diesel Engine Process Using Multi-Zone Fuel Spray Combustion Model and Detailed Chemistry NOx Formation Model. SAE 2013 World Congress & Exhibition. Allegheny County: SAE International; 2013. doi: 10.4271/2013-01-0882
  6. Kuleshov A, Mahkamov K. Multi-zone diesel fuel spray combustion model for the simulation of a diesel engine running on biofuel. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part A. Journal of Power and Energy. 2008;222(3):309-321. doi: 10.1243/09576509JPE530
  7. Software complex DIESEL-RK [internet] Accessed: 20.05.2023. Available from: https://diesel-rk.com
  8. Patent USSR. SU 1673909 A1 / 30.08.1991. Khokhlov FF, Shtyka MG, Shtyka AG. Sposob regulirovaniya moshchnosti dizelya. (in Russ.) Accessed: 20.05.2023. Available from: https://patents.su/4-1673909-sposob-regulirovaniya-moshhnosti-dizelya.html
  9. Пухов А.А., Гринкруг М.С. Способы регулирования мощностей двигателей внутреннего сгорания, работающих по циклу дизеля // Производственные технологии будущего: от создания к внедрению. 2022. С. 293–296. (in Russ.)
  10. Lepeshkin AV, Kurmaev RKh, Katanaev NK. Identification of the operation of the engine of a self-propelled machine for use in the mathematical model of its movement (on the example of the DT466 engine). Izvestiya MGTU «MAMI». 2007;1(2):68–73. (in Russ.) doi: 10.17816/2074-0530-69558.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Block diagram of the hovercraft lift system

Download (37KB)
3. Fig. 2. External speed characteristic of the ZMZ-51432.10 engine

Download (91KB)
4. Fig. 3. Partial speed characteristics of the ZMZ-51432.10 engine

Download (119KB)
5. Fig. 4. Polynomials of approximation.

Download (143KB)
6. Fig. 5. Dependence of А0 on eg .

Download (32KB)
7. Fig. 6. The ICE control module.

Download (17KB)

Copyright (c) 2023 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».