Μεταβατική απόκριση ναυτικού κινητήρα με έλικα μεταβλητού βήματος

Καζακίδης, Σταύρος-Διαμαντής; Kazakidis, Stavros-Diamantis

dc.contributor.author	Καζακίδης, Σταύρος-Διαμαντής	el
dc.contributor.author	Kazakidis, Stavros-Diamantis	en
dc.date.accessioned	2020-09-14T10:41:07Z
dc.date.available	2020-09-14T10:41:07Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/51085
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.18783
dc.rights	Default license
dc.subject	Έλικας μεταβλητού βήματος	el
dc.subject	Ναυτικός κινητήρας	el
dc.subject	Misfire	en
dc.subject	Μεταβατικά φαινόμενα	el
dc.subject	Μοντέλο γάστρας	el
dc.title	Μεταβατική απόκριση ναυτικού κινητήρα με έλικα μεταβλητού βήματος	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ναυτική μηχανολογία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-02-20
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται διερεύνηση της μεταβατικής λειτουργίας μεγάλου δίχρονου ναυτικού κινητήρα, που για την πρόωση του χρησιμοποιεί έλικα μεταβλητού βήματος (Controllable Pitch Propeller, CPP), εστιάζοντας στη συνεργασία του συγκεκριμένου τύπου έλικας με την κύρια μηχανή του εξεταζόμενου πλοίου. Η απόκριση του συνολικού συστήματος πρόωσης και του πλοίου, κατά την πλεύση του, εξετάζεται χρησιμοποιώντας ένα συνολικό μοντέλο προσομοίωσης της πρόωσης του πλοίου, το οποίο αποτελείται από τα μοντέλα του κινητήρα, της έλικας μεταβλητού βήματος και του πλοίου, τα οποία αλληλεπιδρούν δυναμικά μεταξύ τους. Η μοντελοποίηση του κινητήρα υλοποιείται μέσω λογισμικού προσομοίωσης μηδενικής διάστασης (0-D), το οποίο έχει αναπτυχθεί από το Εργαστήριο Ναυτικής Μηχανολογίας της Σχολής Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών, και ονομάζεται MOTHER (MOtor THERmodynamics). Το μοντέλο του κινητήρα έχει αναπτυχθεί σε προηγούμενη εργασία του εργαστηρίου και τα αποτελέσματά του σε προσομοιώσεις σταθερών καταστάσεων (steady state) έρχονται σε συμφωνία με τα πειραματικά δεδομένα. Το μοντέλο που χρησιμοποιήθηκε για την προσομοίωση της λειτουργίας της έλικας ενσωματώνει ένα μοντέλο τεσσάρων τεταρτημορίων για την έλικα (1ο τεταρτημόριο: πρόσω του πλοίου, περιστροφική ταχύτητα προς τα μπροστά, 2ο τεταρτημόριο: πρόσω κίνηση του πλοίου, περιστροφική ταχύτητα προς τα πίσω, 3ο τεταρτημόριο: πίσω κίνηση πλοίου, περιστροφική ταχύτητα προς τα πίσω, 4ο τεταρτημόριο: κίνηση προς τα πίσω, περιστροφική ταχύτητα προς τα μπροστά), το οποίο όμως επειδή η έλικα της παρούσας εργασίας είναι μεταβλητού βήματος ουσιαστικά ανάγεται σε μοντέλο δύο τεταρτημορίων, διότι οι έλικες μεταβλητού βήματος είναι μονής κατεύθυνσης ως προς την κατεύθυνση περιστροφή τους και η γωνία προχώρησης λαμβάνει τιμές από -90ο ως 90ο. Έτσι, χρησιμοποιώντας όρους ενός μοντέλου τεσσάρων τεταρτημορίων, στην περίπτωση μας ενδιαφερόμαστε μόνο για το πρώτο και το τέταρτο τεταρτημόριο. Μέσω αυτού του μοντέλου υπολογίζουμε την απαιτούμενη ροπή και την παραγόμενη ώση της εξεταζόμενης έλικας μας για διάφορα βήματα της έλικας ανάλογα με την κατάσταση λειτουργίας. Για την μοντελοποίηση της γάστρας του πλοίου χρησιμοποιήθηκε μία αναλυτική έκφραση υπολογισμού της συνολικής αντίστασης της γάστρας του πλοίου και των παρελκόμενων του. Η μέθοδος που εφαρμόστηκε έχει αναπτυχθεί από την έρευνα του J. Holtrop και μέσω αυτού του μοντέλου υπολογίζεται η ταχύτητα του υπό εξέταση πλοίου. Για τον έλεγχο του συστήματος χρησιμοποιήθηκε το κατάλληλο σύστημα ελέγχου πρόωσης, το οποίο προτείνεται από την κατασκευάστρια εταιρία του κινητήρα και η μοντελοποίηση του οποίου έγινε σύμφωνα με οδηγίες που δίνονται από το εγχειρίδιο χρήσης του συστήματος. Με το συνολικό μοντέλο διενεργήθηκαν προσομοιώσεις αλλαγής φορτίου, μέσω της αλλαγής του βήματος της έλικας για πλεύση σε ήρεμη θάλασσα, με σκοπό την ανάδειξη της μεταβατικής συμπεριφοράς του συνολικού συστήματος κινητήρα-έλικας-πλοίου και ενδεχόμενων αδυναμιών που μπορεί να προκύψουν. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν προσομοιώσεις επιτάχυνσης του συνολικού μοντέλου, παρουσία του φαινομένου απώλειας έναυσης (Misfire), ώστε να γίνει διερεύνηση του συστήματος και παρουσία μίας τέτοιας βλάβης του κινητήρα, που μπορεί να δημιουργήσει θέματα ασφάλειας ως προς την λειτουργία του πλοίου.	el
heal.advisorName	Κυρτάτος, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Μπελιμπασάκης, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Παπαλάμπρου, Γεώργιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ναυτικής Μηχανολογίας. Εργαστήριο Ναυτικής Μηχανολογίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	80 σ.
heal.fullTextAvailability	false