Оптимизация конструкции судовых силовых кабелей по условиям охлаждения в эксплуатации

Abstract

На современных судах с увеличением степени электрооборудования увеличивается число и сечение кабелей судовых сетей, что требует значительной площади для их прокладки. По сравнению с кабелями общепромышленного назначения судовые силовые кабели должны обеспечивать допустимую рабочую температуру токопроводящей жилы до 85 °С, что позволяет повысить на (25–30)% допустимую токовую нагрузку при оптимальных массогабаритных размерах. Рассеиваемая тепловая мощность в окружающую среду при протекании номинального тока по токопроводящей жиле существенным образом зависит от теплофизических свойств материалов изоляции и полимерной защитной оболочки, их толщины, температуры воздуха, условий охлаждения. Сформулирована задача оптимизации конструкции силового судового кабеля для обеспечения максимальной плотности теплового потока при фиксированной толщине (массе) полимерной изоляции. Приведены результаты оптимизации при варьировании толщины защитной полимерной оболочки. Представленная методика оптимизации конструкции одножильного силового кабеля по условиям обеспечения максимального рассеивания мощности теплового потока в окружающую среду может быть применена для кабелей бортовых систем, эксплуатирующийся в экстремальных условиях. Показана эффективность применения полимерных материалов с более высокими значениями коэффициента теплопроводности для защитной оболочки кабелей специального назначения.

On modern ships, with an increase in the degree of electrical equipment, the number and cross-section of cables of ship networks increases, which requires a considerable area for their installation. Compared with cables for general industrial use, ship pow er cables should provide the allowable operating temperature of the conductive core to 85 °С, which allows increasing the allowable current load by (25–30)% at optimal weight and dimensions. The dissipated thermal power to the environment when the rated current flows through the conductive core is significantly dependent on the thermo physical properties of the insulation materials and the polymer protective sheath, their thickness, air temperature, cooling conditions. The task of optimizing the design of the power ship's cable is formulated to ensure maximum heat flow with a fixed thickness (mass) of polymer insulation. The optimization results for varying the thickness of the protective polymer shell are given. The proposed method of optimizing the design of a single-conductor power cable according to the conditions for ensuring the maximum dissipation of heat flow power into the environment can be applied to cables of onboard systems operating in extreme conditions. The efficiency of the use of polymeric materials with higher values of thermal conductivity for the protective sheath of special-purpose cables is shown.