Μεταβατική απόκριση - λειτουργία δίχρονου ναυτικού κινητήρα

Κατιμερτζής, Κωνσταντίνος; Katimertzis, Konstantinos

dc.contributor.author	Κατιμερτζής, Κωνσταντίνος	el
dc.contributor.author	Katimertzis, Konstantinos	en
dc.date.accessioned	2024-01-29T09:44:57Z
dc.date.available	2024-01-29T09:44:57Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/58708
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.26404
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Δυναμική Ανάλυση	el
dc.subject	Ναυτικοί δίχρονοι κινητήρες	el
dc.subject	Μοντελοποίηση	el
dc.subject	Σταθερό φορτίο	el
dc.subject	Μεταβατική λειτουργία	el
dc.subject	Dynamic analysis	en
dc.subject	Marine two stroke engines	en
dc.subject	Modeling	en
dc.subject	Constant load	en
dc.subject	Transient operation	en
dc.title	Μεταβατική απόκριση - λειτουργία δίχρονου ναυτικού κινητήρα	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Δυναμική ανάλυση	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-09-26
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται διερεύνηση των δυναμικών φαινομένων κατά τη σταθερή και μεταβατική λειτουργία ενός δίχρονου ναυτικού κινητήρα Diesel πλοίου. Η απόκριση του κινητήρα εξετάζεται μέσω της δημιουργίας ενός μοντέλου προσομοίωσης με τη μέθοδο των διακριτών μαζών. Στο μοντέλο εισάγονται τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του κινητήρα, και γίνεται διακριτοποίηση στα επιμέρους στοιχεία του κινητήρα και του συστήματος πρόωσης του πλοίου. Τα στοιχεία που αποτελούν την εγκατάσταση πρόωσης του πλοίου αλληλεπιδρούν δυναμικά μεταξύ τους λόγω των δυνάμεων που ασκούνται κατά τη λειτουργία του. Στο πλαίσιο της μοντελοποίησης χρησιμοποιήθηκε συγκεκριμένος δίχρονος ναυτικός κινητήρας ενός εμπορικού πλοίου. Ο κινηματικός μηχανισμός του κινητήρα αναλύθηκε στα επιμέρους τμήματά του. Συγκεκριμένα, τα βασικά στοιχεία του κινητήρα και του κινηματικού μηχανισμού που μελετάται αποτελούνται από το στροφαλοφόρο άξονα, μέσω του οποίου μεταφέρεται η περιστροφική κίνηση που στρέφει την έλικα του πλοίου, και από το σύστημα στροφάλου-διωστήρα-εμβόλου, μέσω του οποίου μετατρέπεται η χημική ισχύς του καυσίμου σε περιστροφική κίνηση του άξονα. Στην παρούσα εργασία, ο στροφαλοφόρος άξονας θεωρήθηκε ότι αποτελείται από ένα σύστημα διακριτών μαζών που περιλαμβάνει τον αποσβεστήρα του κινητήρα, τους κυλίνδρους και το σφόνδυλο. Επιπλέον, μελετώνται και τα υπόλοιπα στοιχεία της εγκατάστασης πρόωσης, δηλαδή, το αξονικό σύστημα το οποίο αποτελείται από τον ενδιάμεσο και τον ελικοφόρο άξονα του πλοίου, καθώς και η έλικα του πλοίου, και αυτά ως διακριτές μάζες. Τα δυναμικά φαινόμενα κατά τη λειτουργία του κινητήρα δημιουργούνται λόγω των χρονικά μεταβαλλόμενων ασκούμενων δυνάμεων κατά τη λειτουργία του κινητήρα. Αυτές οι δυνάμεις δημιουργούνται λόγω της καύσης εντός των κυλίνδρων, ενώ καθ’ όλον τον κύκλο ασκούνται αδρανειακές δυνάμεις λόγω των επιταχύνσεων των μαζών. Επιπλέον, τμήμα της ισχύος του κινητήρα δαπανάται για την υπερνίκηση των δυνάμεων τριβής στα διάφορα επιμέρους τριβολογικά στοιχεία (ελατήρια εμβόλου, έδρανα στροφαλοφόρου, έδρανα διωστήρα, κλπ), ενώ το υπόλοιπο της ισχύος καλύπτει της απαίτηση φορτίου της έλικας του πλοίου. Τέλος, λόγω των ιδιοτήτων των υλικών κατασκευής αναπτύσσονται δυνάμεις απόσβεσης και ακαμψίας. Αυτές οι δυνάμεις μελετώνται θεωρώντας κατάλληλους αποσβεστήρες και στρεπτικά ελατήρια τα οποία συνδέουν τις διακριτές μάζες του συστήματος. Στην παρούσα Διπλωματική Εργασία, αρχικά μελετήθηκαν τα δυναμικά φαινόμενα κατά τη λειτουργία του κινητήρα υπό σταθερό φορτίο. Πιο συγκεκριμένα τα αποτελέσματα του μοντέλου παρέχουν πληροφορίες για τις στρεπτικές ταλαντώσεις που αναπτύσσονται κατά τη λειτουργία του κινητήρα καθώς και για τις αναπτυσσόμενες δυνάμεις λόγω καύσης και λόγω αδρανειακών δυνάμεων στα έδρανα του κινητήρα, σε 4 διαφορετικά σταθερά φορτία (25%, 50%, 75%, 100% της Μεγίστης Συνεχούς Ισχύος του Κινητήρα) που είναι και τα φορτία των δοκιμών του κινητήρα πριν παραδοθεί στο πλοίο. Τέλος, μελετήθηκαν τα δυναμικά φαινόμενα σε σενάρια μεταβατικής απόκρισης του κινητήρα μέσω της αλλαγής φορτίου που παρέχεται στους κυλίνδρους. Η αλλαγή φορτίου εξετάστηκε με βάση το διάγραμμα φόρτισης του κινητήρα και τη μέγιστη ισχύ που μπορεί να παρέχει σε μεταβατικές συνθήκες λειτουργίας.	el
heal.abstract	In the present thesis, an in-depth investigation is conducted into the dynamic phenomena associated with the continuous and transient operation of a two-stroke marine Diesel engine. The study employs a simulation model based on the discrete mass method to analyze the engine's response. This model incorporates the geometric attributes of the engine, along with the discretization of its constituent components and the ship's propulsion system. The various elements comprising the ship's propulsion system interact dynamically with each other as a result of the forces encountered during operation. Specifically, a particular two-stroke marine engine utilized in merchant vessels serves as the focal point of the modeling efforts. The kinematic mechanism of this engine is deconstructed into its individual constituents for rigorous analysis. Notably, the fundamental components of the kinematic mechanism of the engine include the crankshaft, responsible for transmitting the rotational motion that propels the ship's propeller, and the crankconnecting rod-piston system, which serves to convert the chemical energy of the fuel into rotary motion of the engine shaft. In the present study, the crankshaft is treated as a discrete mass system, encompassing components such as the engine damper, the cylinders, and the engine flywheel. Furthermore, an examination is conducted on the remaining constituents of the propulsion installation, encompassing the shafting system comprised of the intermediate and propeller shaft of the ship, in addition to the ship's propeller itself—all modeled as discrete masses. The dynamic phenomena occurring during the engine's operation are a direct consequence of temporally varying applied forces throughout its operational cycle. These forces arise primarily from the combustion process taking place within the engine's cylinders, with additional inertial forces manifesting throughout the cycle due to mass accelerations. Moreover, a portion of the engine's power is expended in overcoming frictional resistance encountered within various individual tribological elements (such as piston springs, crankshaft bearings, piston bearings, etc.), while the remainder of the power output is dedicated to fulfilling the load requirements of the ship's propeller. Finally, the material properties of construction components lead to the development of damping and stiffness forces. These forces are systematically examined by considering appropriate dampers and torsional springs that establish connections between the discrete masses of the system. In the present thesis, initially the dynamic phenomena during the operation of the engine under constant load were studied. More specifically, the results of the model provide information on the torsional vibration that develop during the operation of the engine as well as on the forces developed due to combustion and due to inertial forces on the engine bearings, at 4 different constant loads (25%, 50%, 75% , 100% of the Engine's Maximum Continuous Power) which are also the engine test loads before being delivered to the ship. Finally, dynamic phenomena were studied in transient engine response scenarios through the change of load provided to the cylinders. The load change was considered based on the engine load diagram and the maximum power it can deliver in transient operating conditions.	en
heal.advisorName	Παπαδόπουλος, Χρήστος	el
heal.committeeMemberName	Καϊκτσής, Λάμπρος	el
heal.committeeMemberName	Γκίνης, Αλέξανδρος-Αλβέρτος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ναυτικής Μηχανολογίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	109 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false