Impact of sea wave stochastic characteristics on ship propulsion control system design

• Autorzy: Domachowski Z. , Próchnicki W. , Dzida M. , Piwowarski M.

Warianty tytułu

PL

Wpływ charakterystyk statycznych fali morskiej na projektowanie układu sterowania napędu statku

• Konferencja: Sesja Naukowa Okrętowców European Shipbuilding 2004 Polski przemysł okrętowy (XXI; 27-28.09.2004; Gdańsk, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A sea wave resistance to the ship motion is of stochastic nature. Therefore any design and optimization of ship propulsion control system requires a knowledge of wave resistance stochastic characteristics. Sea waving is usually considered as the most important disturbance affecting the dynamics of ship propulsion unit. In rough sea conditions it causes high amplitudes of torsional torques which lead to torsional vibrations of the elements of propulsion system. Limitation of tordional stresses is vitally important in order to avoid damage or even fracture of the propulsion system components. Torsional stresses involve the whole shaft system of the ship's propulsion engineering: engine crank shaft, intermediate shafts, propeller and propeller shaft, engine running gear, flywheel, and where appropriate reduction gearing, flexible couplings, clutches, and electric generator shaft. For a cost effective ship propulsion plant with the best counter measures against torsional stresses, it is important that torsional vibration aspects areconsidered at the earliest stage possible in the ship design process. In such circumstances the role of propulsion plant controller can be significant. With regard to sea wave stochastic characteristics a method of design and optimization of ship propulsion controller architecture and parameters has been discussed. Several simulations have been carried out based on sea wave stochastic characteristics. Some different sea areas in the world have been taken into account, and four seasons of year. The ship propulsion system bas been treated as a multidimensional control system of angular velocity od diesel engine. The dynamic processes of the propulsion system have been determined as a response to the disturbance caused by the ship propeller.

PL

Siła oporu statku jest procesem stochastycznym. Z tego powodu projektowanie i ewentualna optymalizacja układu sterowania napędu statku wymaga znajomości charakterystyk statycznych fali morskiej. Oddziaływanie zakłócające fali morskiej wywołuje, między innymi, zmiany momentów skręcających w elementach zespołu napędowego statku. Jest niezbędne ograniczenie momentów skręcających i wywołanych nimi drgań skrętnych, w celu uniknięcia ewentualnych uszkodzeń w zespole napędowym. Naprężenia skrętne występują w całym zespole napędowym statku: w walw silnika, wałach pośrednich, w wale pędnika, w sprzęgłach, przekładni. W tych warunkach dobór parametrów regulatora napędu statku umoże okazać się istotny. Wskazano sposoby doboru transmisji regulatora w warunkach stochastycznych. Wybrano do rozważań 8 rejonów morskich w 4 porach roku. Określono w nich gęstość widmową amplitudy fali morskiej. Założono, regulator typu proporcjonalno-całkująco-różniczkujący. Dla wybranego typu statku wykonane badania symulacyjne odnoszą się do wybranych rejonów mórz i pór roku. Okazuje się, że dobierając zarówno współczynnik wzmocnienia regulatora jak i stałą całkowania, można minimalizować wartość wariancji, na przykład, momentów skręcających w wybranych przekrojach zespołu napędowego lub prędkości kątowych wału. Przedstawiono przykłady tego rodzaju optymalizacji regulatora ze wzgledu na współczynnik wzmocnienia.

• Wydawca: Polish Academy of Sciences - Branch in Gdańsk Marine Technology Committee of the Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Marine Technology Transactions. Technika Morska
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 15
• Strony: 393--409
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Domachowski Z.

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Ocean Engineering and Ship Technology ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk, Poland

autor

Próchnicki W.

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Ocean Engineering and Ship Technology ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk, Poland

autor

Dzida M.

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Ocean Engineering and Ship Technology ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk, Poland

autor

Piwowarski M.

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Ocean Engineering and Ship Technology ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk, Poland

Bibliografia

• 1. Domachowski Z., An attempt to ship propulsion control system optimization under random input Marine Technology and Transportation eds. T. Gralczyk T. Jastrzębski, C. A. Brebbia Computational mechanics Publications Southamptom. Boston 1995
• 2. Domachowski Z.. Próchnicki W.. Influence of .Ship Propulsion Control Structure on Torque Transients. Marine Transactions. Vol. 6. Academv of Sciences. Branch in Gdańsk. Gdańsk 1995.
• 3. Domachowski Z. próchnicki W Ship Propulsion Control System Design of Torque Transient Restriction. Marine Technology and Transportation. eds: Graczyk. T. Jastrzębski, C. A. Brebbia, Computational Mechanics Pub” Southampton-Boston 1995.
• 4. Domachowski Próchnicki W.. Puhaczewski Z.. Dzida M.. Influence P, Contro/ Loop on Ship Propulsion System Dynamics. Proc. The 14th In World Congress of the International Federation of Automatic Comrol Beijing P. R. China. 50'—9”' July 1999. Eds: Ran-Fu Chen. Dia-Zhan Cheng. Ji-Feng Zhang IFAC. Pergamon. 1999. Paper No p-8b-03-5.
• 5. Fossen T. 1.. (Guidance und Control of Ocean Vehicles. John Wiley and Sons Chichester- New York-Brisbane- Toronto-Singapore 1994
• 6. Puhaczewski Z.. Próchnicki W.. Krzemiński A.. The algorithm dynamic proeesses of' a two-engine ship propulsion system with rotational regulation. Marine Technology Transactions, Vol. 4. Polish Academy of Scence Branch in Gdańsk, Gdańsk 1993.
• 7. Global Wave Statistics. British Maritime Technology Limited. 1986.