Μελέτη της επίδρασης της βιο-ρύπανσης της γάστρας και της έλικας στην απόδοση του πλοίου με χρήση δεικτών αξιολόγησης της απόδοσης

Κόντης, Χρήστος; Kontis, Christos

dc.contributor.author	Κόντης, Χρήστος	el
dc.contributor.author	Kontis, Christos	en
dc.date.accessioned	2024-05-28T09:14:30Z
dc.date.available	2024-05-28T09:14:30Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/59513
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.27209
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	Απόδοση πλοίου	el
dc.subject	Βιο-ρύπανση γάστρας	el
dc.subject	Βιο-ρύπανση έλικας	el
dc.subject	Δείκτες αξιολόγησης απόδοσης	el
dc.subject	Ship performance	en
dc.subject	hull bio-fouling	en
dc.subject	Propeller bio-fouling	en
dc.subject	Key Performance Indicators	en
dc.subject	KPI	en
dc.title	Μελέτη της επίδρασης της βιο-ρύπανσης της γάστρας και της έλικας στην απόδοση του πλοίου με χρήση δεικτών αξιολόγησης της απόδοσης	el
dc.title	Study of the effect of hull and propeller bio-fouling on ship performance using key performance indicators	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Απόδοση πλοίου	el
heal.classification	Ship performance	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-09-09
heal.abstract	Σε αυτή τη διπλωματική εργασία γίνεται μελέτη εφαρμογής δεικτών αξιολόγησης της απόδοσης (KPI) για την εκτίμηση της επίδρασης της ανάπτυξης βιο-ρύπανσης στην γάστρα και στην έλικα του πλοίου στην απόδοσή του. Η μελέτη βασίζεται σε ένα αρχείο δεδομένων χρονικού εύρους 14 μηνών από πλοίο τύπου Bulκ Carrier που συλλέχθηκε από αισθητήρες υψηλής συχνότητας δειγματοληψίας (ανά 1 λεπτό) και συμπληρώθηκε από ημερήσιες αναφορές για όσες παραμέτρους έλειπαν. Αρχικά, γίνεται η επιλογή των απαραίτητων παραμέτρων από τα διαθέσιμα επιχειρησιακά δεδομένα καθώς επίσης και τα αρχεία δεδομένων αναφοράς από τις δοκιμές θαλάσσης και από τις δοκιμές μοντέλου σε δεξαμενή ρυμούλκησης. Για να είναι εφικτή και αξιόπιστη η χρήση των επιχειρησιακών δεδομένων για τους υπολογισμούς των δεικτών KPI οφείλεται να γίνει η απαραίτητη επεξεργασία τους. Έτσι, τα δεδομένα περιορίζονται στα εύρη των τιμών των δεδομένων αναφοράς, διορθώνονται-κανονικοποιούνται οι τιμές της ταχύτητας για την απόκλιση των μετρούμενων βυθισμάτων από τα βυθίσματα των καταστάσεων φόρτωσης αναφοράς, ξεχωριστά για τις 4 καταστάσεις φόρτωσης που παρατηρούνται και αφαιρούνται κενά και μη φυσιολογικές τιμές με μια διαδικασία επικύρωσης δεδομένων. Στη συνέχεια, διορθώνονται οι τιμές της ισχύος για τις πρόσθετες αντιστάσεις από τις συνθήκες του καιρού. Πιο συγκεκριμένα, γίνεται διόρθωση της ισχύος για την πρόσθετη αντίσταση που επιφέρουν ο άνεμος και οι θαλάσσιοι ανεμογενείς κυματισμοί και εφόσον παρατηρήθηκε μεγάλο εύρος θερμοκρασιών θάλασσας (από 0 °C έως 35 °C), γίνεται διόρθωση και για τις επιδράσεις της απόκλισης της θερμοκρασίας θάλασσας από τη θερμοκρασία θάλασσας αναφοράς (15 °C). Τελικά, υπολογίζονται οι δείκτες αξιολόγησης της απόδοσης KPIs για την εκτίμηση της επίδρασης της βιο-ρύπανσης της γάστρας και της έλικας στην απόδοση του πλοίου. Οι δείκτες KPI υπολογίζονται ως το ποσοστό απόκλισης των πραγματικών μετρούμενων τιμών από τις τιμές των δεδομένων αναφοράς. Οι δείκτες που επιλέχθηκαν είναι τρεις συμβατικοί δείκτες που χρησιμοποιούνται εκτενώς για την μελέτη της απόδοσης της γάστρας και της έλικας αλλά και δύο δείκτες οι οποίοι μελετούν πιο στοχευμένα τις επιδράσεις της ρύπανσης στην απόδοση χωρίς να επηρεάζονται από μεταβολές της απόδοσης από άλλες πηγές (π.χ. από την απόδοση των μηχανών και των συστημάτων του μηχανοστασίου) και προτείνονται από τη μελέτη των Carchen A., Atlar M. (2020). Ο πρώτος συμβατικός δείκτης είναι o KPI 1 (Propeller Loading Coefficient) ο οποίος βασίζεται στο νόμο της έλικας, του οποίου η σταθερά μεταβάλλεται εξαιτίας της ρύπανσης της έλικας. Οι δύο επόμενοι συμβατικοί δείκτες υπολογίζονται σύμφωνα με το πρότυπο ISO 19030 (ISO, 2015) και είναι ο KPI 2 (Speed Loss Indicator) ο οποίος εκτιμά την απώλεια ταχύτητας για δεδομένες τιμές αποδιδόμενης ισχύος στο πέρασμα του χρόνου και ο KPI 3 (Power Increase Indicator) ο οποίος εκτιμά αντίστοιχα την προσαύξηση της απαιτούμενης ισχύος για την επίτευξη δεδομένων τιμών ταχύτητας στο πέρασμα του χρόνου, με βασική αιτία μείωσης της απόδοσης την ανάπτυξη της βιο-ρύπανσης στη γάστρα και στην έλικα. Όμως, αυτοί οι δείκτες δεν είναι ικανοί να εκτιμούν την πηγή μείωσης της απόδοσης και έτσι υπολογίστηκαν συμπληρωματικά δύο επιπλέον δείκτες, ο KPI 4 (Wake Fraction Gain Indicator) για την εκτίμηση της απόδοσης γάστρας και της έλικας και ο KPI 5 (Propeller Fouling Indicator) για την εκτίμηση απόδοσης της έλικας, οι οποίοι βασίζονται στον υπολογισμό του ποσοστού ομόρου.	el
heal.abstract	In this thesis, a study of the application of Key Performance Indicators (KPIs) is conducted to assess the impact of bio-fouling on the performance of the ship's hull and propeller. The study is based on a 14-month time series dataset from a Bulk Carrier vessel, collected from high-frequency sampling sensors (every 1 minute) and supplemented with noon reports for the missing parameters. Firstly, the selection of necessary parameters is made from the available operational data, as well as data reference files from Sea Trials and Towing Tank Model Test. To enable the feasible and reliable use of operational data for KPI calculations, necessary data processing is required. Thus, the data is constrained to the ranges of values of the reference data (data filtering) and the velocity values are corrected and normalized to account the deviations in measured drafts from the drafts of reference loading conditions, separately for the four observed loading conditions. Additionally, gaps and outliers are removed through a data validation process. Next, the power values are corrected for additional resistance due to weather conditions. Specifically, the power is corrected for the additional resistance caused by wind and sea-induced waves. Additionally, considering a wide range of sea temperatures measurements (from 0 °C to 35 °C), corrections are made for the effects of sea temperature deviation from the reference sea temperature (15 °C). Finally, Key Performance Indicators (KPIs) are calculated to assess the impact of bio-fouling on the performance of the ship's hull and propeller. The KPIs are calculated as the percentage of the deviation of actual measured values from the values of reference data. The selected KPIs consist of three conventional indicators extensively used for observe hull and propeller performance, as well as two indicators that specifically study the effects of bio-fouling on performance without being affected by changes in performance from other sources (e.g., engine and machinery system performance) and are proposed by the study of Carchen A., Atlar M. (2020). The first conventional indicator is KPI 1 (Propeller Loading Coefficient), which is based on the propeller law, where the constant changes due to propeller fouling. The next two conventional indicators are calculated according to the standard ISO 19030 (ISO, 2015) and are the KPI 2 (Speed Loss Indicator), which estimates speed loss for given values of delivered power over time, and the KPI 3 (Power Increase Indicator), which estimates the increase in required power to achieve specific speed values over time, with the primary cause of performance reduction being the development of bio-fouling on the hull and the propeller. However, these indicators are not capable of identifying the source of performance reduction. Therefore, two additional supplementary indicators were calculated: KPI 4 (Wake Fraction Gain Indicator) for the assessment of hull and propeller performance and KPI 5 (Propeller Fouling Indicator) for the assessment of propeller performance, both of which are based on the calculation of the wake fraction.	en
heal.advisorName	Θεμελής, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Βεντίκος, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Γρηγορόπουλος, Γρηγόρης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Μελέτης Πλοίου και Θαλάσσιων Μεταφορών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	93 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false