Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Evaluation of a marine object propulsion system preliminary design process using an iteration method

Adamkiewicz A., Przybyła M.

Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji

|

2018

|

no. 2

87--93

EN

The article shows the complexity of a marine object generating the necessity of multi-criteria optimization. Due to a great number of criteria and complexity of structure, the design process was classified as hierarchic with a descending structure. A spatial design spiral has been suggested, through developing a two-dimensional Evans’ spiral. Specifics of preliminary design have been discussed. A procedure of iteration calculations in designing propulsion systems of vessels resulting from the ship owner’s design requirements has been presented. An evaluation of the process has been illustrated using as an example a local optimization of a one-dimension design problem of a propeller from a propulsion system of a Ro-Pax type vessel.

PL

W artykule pokazano złożoność obiektów oceanotechnicznych generującą konieczność optymalizacji wielokryterialnej. Ze względu na mnogość kryteriów oraz złożoność budowy proces projektowania zakwalifikowano jako hierarchiczny o strukturze zstępującej. Zaproponowano przestrzenną spiralę projektową, rozwijając tym samym dwuwymiarową spiralę Evansa. Omówiono specyfikę projektowania wstępnego. Przedstawiono procedurę obliczeń iteracyjnych w projektowaniu układów ruchowych statków morskich wynikającą z założeń projektowych armatora. Ewaluację procesu zilustrowano na przykładzie optymalizacji lokalnej jednowymiarowego problemu projektowego śruby napędowej, układu ruchowego jednostki typu Ro-Pax.

2

The usage of the Miniature Dwarfs method in the improvement of passenger ship construction

Chybowski L.

Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Szczecinie

|

2017

|

nr 51 (123)

28--34

EN

The Miniature Dwarfs method is one of the tools used by the Theory of Inventive Problem Solving (TRIZ) used in the process of modelling and seeking solutions to conflicting situations. This article describes the origin of the Miniature Dwarfs method. The process flow of the usage of the Miniature Dwarfs method was presented both in its original version, suggested by Altshuller, as well as in its recently modified version. The usage of the Miniature Dwarfs method was presented here to minimize the marine hull resistance of a passenger ship in the conflicting situation, where there is a simultaneous necessity to provide both large ship capacity as well as high speed. The issue and the conflicting situation were both presented and modelled. The Operational zone and Operational time were described and modelled with the use of the Miniature Dwarfs method before and during the Conflict, and the desired situation. The search of the potential solutions was carried out with the use of miniature dwarfs; the findings were interpreted with respect to the system under analysis and the stated technical issues. Imagined situations described in individual diagrams are included in the issue under investigation. Selected solutions to the problem were presented. The advantages of the method were indicated and presented as an addition to other methods used in the process of designing new engineering solutions.

3

Vibrations in Marine Power Transmission System

Doan D., Murawski L.

Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Gdyni

|

2017

|

nr 100

37--50

EN

Vibration analyses of marine machines and structures are one of the most important during the design process as well as during exploitation. Vibrations of ship hull (including superstructure and main engine body) are separately analysed from the vibrations of power transmission system. Vibrations of propulsion system include three types: lateral vibration, coupled axial vibration and torsional vibration. Among them, torsional vibrations are usually the most dangerous for the shaft line and the crankshaft. These vibrations may cause the increasing failure of the engine crankshaft as broken and bent shaft. Therefore, this article focuses on the study of torsional vibration of ship propulsion system. Calculation of torsional vibration of propulsion system with a medium-speed main engine is presented. The analysis is based on finite element method, with the code written in Matlab software. The result of this paper is applied for the tugboat with the engine of power 350 HP.

PL

Analizy drgań okrętowych maszyn i konstrukcji są jednymi z najważniejszych podczas procesu projektowania oraz ich eksploatacji. Drgania kadłuba statku (z nadbudówką i korpusem silnika głównego włącznie) są analizowane oddzielnie od drgań układu przeniesienia napędu. Wyróżnia się trzy typy drgań układu napędowego: drgania giętne, sprzężone wzdłużne oraz skrętne. Wśród nich drgania skrętne są zwykle najgroźniejsze dla linii wałów wału korbowego. Mogą one zwiększyć prawdopodobieństwo uszkodzenia wału korbowego poprzez jego złamanie lub wygięcie. Z tego powodu w artykule skupiono się na analizie drgań skrętnych okrętowych układów napędowych. Zaprezentowano obliczenia drgań skrętnych układu napędowego wyposażonego w średnioobrotowy silnik główny. Analizę przeprowadzono metodą elementów skończonych, której procedura została napisana w programie Matlab. Zastosowano ją do obliczeń holownika wyposażonego w silnik o mocy 350 HP.

4

Diagnostic of the piston rod gland’s failure of marine slow speed main engine

Murawski L., Van Doan D.

Journal of KONES

|

2017

|

Vol. 24, No. 4

203--210

EN

The article presents untypical diagnostic of the slow-speed, marine main engine. The engine was newly made-up and checking during mounting process and during sea trial. However, a leak under piston chamber of second cylinder along the piston rod appeared few days after the sea trial. The stuffing box exchange (with the piston rod’s regeneration) did not give expected results − the failure happened again. All geometrical and exploitation parameters was in acceptable range. The ship with main engine was fifth in the series of sister ships. The authors were asked for urgent expert opinion. Mix of different measurements was planned after formulation several hypothesis. Displacements of piston rod and cylinder, a stress level of main engine body, and vibrations level in different points of main engine was performed during short sea voyage. Not a single hypothesis can be considered as the main cause of the failure. It turns out, that a serious failure need not be caused by a single reason. According to snowball theory a sum of small effects, each of them affecting slightly the engine operation, can be a cause of serious failure. In the authors’ opinion, the failure was caused by a sum of relatively slight effects. The probably scenario of the failure process was enunciated. The recommendation for the engine project was formulated: some of the geometrical tolerances should be changed.

5

Wybrane aspekty nauczania zasad eksploatacji okrętowych układów napędowych z prądnicami wałowymi

Chybowski L., Wiśnicki B.

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2015

|

z. 2 (11)

64--76

PL

Materiał omawia celowość stosowania prądnic wałowych w okrętowych układach napędowych. Dokonano porównania warunków pracy układu podczas pracy w trybie generatorowym i silnikowym. Omówiono podstawowe sposoby sterowania częstotliwością prądu Elektrycznego generowanego przez te układy napędowe. Omówiono pracę silnikową w rozwiązaniu wspomagającym, awaryjnym oraz kombinowanym. Przedstawiono spotykane na statkach morskich konfiguracje elementów układów napędowych z prądnicami wałowymi. Wskazano na przydatność zastosowania symulatorów siłowni okrętowej w procesie nauczania zasad eksploatacji tego typu układów. Omówiono procedury eksploatacyjne oraz wyszczególniono podstawowe parametry techniczne układu napędowego z prądnicą wałową zaimplementowaną w symulatorze siłowni okrętowej Kongsberg Neptune będącym na wyposażeniu Instytutu Eksploatacji Siłowni Okrętowych Akademii Morskiej w Szczecinie.

EN

The paper discusses the purpose of application of shaft generators in marine propulsion systems. A comparison of operation conditions is made between the Power Take Off and Power Take In modes. Basic methods of current frequency control generated by these propulsion systems are discussed. Engine operation in booster, emergency and take me home modes are addressed. Configurations of propulsion systems with shaft generators installed on marine ships are presented. The usefulness of application of engine room simulators to teach operation principles of these systems is indicated. Operation procedures are discussed and basic technical parameters are specified for the propulsion system with a shaft generator implemented in engine room simulator Konsberg Neptune owned by the Institute of Ship Power Plant Operation, Maritime University of Szczecin.

6

Wpływ prawidłowości ułożenia linii wałów na niezawodność pracy okrętowych układów napędowych

Murawski L.

Logistyka

|

2015

|

nr 3

3405--3415, CD 1

PL

W pracy przedstawiono metodę identyfikacji parametrów ułożenia linii wałów, w przypadku niewystarczającej ilości danych producentów. Przeprowadzono dyskusję nad wpływem różnych parametrów (reakcje łożyskowe, momenty gnące i siły tnące oddziaływujące na wał korbowy lub przekładnię oraz rozkład naprężeń wzdłuż linii wałów) ułożenia linii wałów na niezawodność pracy okrętowych układów napędowych. Poprawne ułożenie linii wałów jest często trudne dla stoczni remontowych, w przypadku starych statków z powodu niepełnych danych. Autor proponuje obliczeniowo-pomiarową metodę identyfikacji i optymalizacji (korekcji) wybranych parametrów ułożenia linii wałów wraz ze sprawdzeniem posadowienia układu napędowego. Wykonano specjalistyczne oprogramowanie (bazujące na Metodzie Elementów Skończonych) do analiz ułożenia linii wałów. Główne nowości oprogramowania to: elastyczne podparcie (model łożysk - warunki brzegowe) linii wałów; zamodelowanie łożyska rufowego, jako podparcia ciągłego oraz wyznaczanie współczynników wpływu. Przykładowe obliczenia wraz z dyskusją zostały przeprowadzone dla uniwersalnego statku zaopatrzeniowego z średnio-obrotowymi silnikami napędu głównego. Przeprowadzono wielowariantowe obliczenia wsparte przez badania pomiarowe okrętowej linii wałów.

EN

The paper presents a method of identification parameters of shaft line alignment in case of the lack of producers’ data. The discussion about shaft line parameters (bearings' reactions, bending moment and shear forces acting on crankshaft or gear box, and stresses distribution in the shaft line) which has an influence on marine propulsion system reliability was presented. Proper shaft line alignment is often a problem for repair shipyards, for aged ships without sufficient documentation. Author proposed combined experimental-analytical method for identified and optimization (correction) some existing parameters and checking power transmission system’s foundation. Specialised software (based on Finite Element Method) has been developed for shaft line alignment calculations. Main novelties of the software are: elastic supports (model of bearings - boundary conditions) of the shaft line, continuous support as a model of stern tube bearing and influence coefficients calculations. An example analysis with discussion has been performed for cargo ships with medium-speed main engine. Multi-variant computations supported by measurements of the ships’ shaft line have been carried out.

7

Optymalizacyjny model synchronizacji ruchu tramwajów w sieci

Murawski L.

Logistyka

|

2015

|

nr 3

3405--3415, CD 1

PL

W pracy przedstawiono metodę identyfikacji parametrów ułożenia linii wałów, w przypadku niewystarczającej ilości danych producentów. Przeprowadzono dyskusję nad wpływem różnych parametrów (reakcje łożyskowe, momenty gnące i siły tnące oddziaływujące na wał korbowy lub przekładnię oraz rozkład naprężeń wzdłuż linii wałów) ułożenia linii wałów na niezawodność pracy okrętowych układów napędowych. Poprawne ułożenie linii wałów jest często trudne dla stoczni remontowych, w przypadku starych statków z powodu niepełnych danych. Autor proponuje obliczeniowo-pomiarową metodę identyfikacji i optymalizacji (korekcji) wybranych parametrów ułożenia linii wałów wraz ze sprawdzeniem posadowienia układu napędowego. Wykonano specjalistyczne oprogramowanie (bazujące na Metodzie Elementów Skończonych) do analiz ułożenia linii wałów. Główne nowości oprogramowania to: elastyczne podparcie (model łożysk - warunki brzegowe) linii wałów; zamodelowanie łożyska rufowego, jako podparcia ciągłego oraz wyznaczanie współczynników wpływu. Przykładowe obliczenia wraz z dyskusją zostały przeprowadzone dla uniwersalnego statku zaopatrzeniowego z średnio-obrotowymi silnikami napędu głównego. Przeprowadzono wielowariantowe obliczenia wsparte przez badania pomiarowe okrętowej linii wałów.

EN

The paper presents a method of identification parameters of shaft line alignment in case of the lack of producers’ data. The discussion about shaft line parameters (bearings' reactions, bending moment and shear forces acting on crankshaft or gear box, and stresses distribution in the shaft line) which has an influence on marine propulsion system reliability was presented. Proper shaft line alignment is often a problem for repair shipyards, for aged ships without sufficient documentation. Author proposed combined experimental-analytical method for identified and optimization (correction) some existing parameters and checking power transmission system’s foundation. Specialised software (based on Finite Element Method) has been developed for shaft line alignment calculations. Main novelties of the software are: elastic supports (model of bearings - boundary conditions) of the shaft line, continuous support as a model of stern tube bearing and influence coefficients calculations. An example analysis with discussion has been performed for cargo ships with medium-speed main engine. Multi-variant computations supported by measurements of the ships’ shaft line have been carried out.

8

Kinematic of marine piston-crankshaft system

Murawski L.

Journal of KONES

|

2015

|

Vol. 22, No. 2

155--162

EN

Two-stroke, slow speed main engines are often installed on merchant ships, because of its very high efficiency. That kind of engine has an output of about 5500 kW per cylinder. The mass of piston-crankshaft system reaches over a dozen tons. That reciprocating masses are source of high level of dynamic inertia forces (mass forces). Those forces have big influence on engines working parameters and characteristics. One of them is instability of crankshaft rotational speed, which leads to dangerous torsional vibrations of propulsion system. Some inconsistency can be observed during analysis of piston-crankshaft system kinematic. In the theoretical engine books, the piston speed and acceleration has only two harmonic components, the inertia forces are depended on engine rotation speed and they doubled rotation speed. However, empirical formulas, published by engines producers, give us at least five harmonic components of mass forces. The author tries to find out the theoretical reason of existing (measured) higher harmonic orders of engines inertia forces. It is a first step for developing monitoring system of propulsion system’s torsional vibrations coupled with axial vibration, dynamic shaft line alignment and crankshaft springing. In the paper two analytical methods of piston displacement, speed and acceleration are presented. Well-known (from literature) equations are compared with more-detailed analytical procedures. The analysis was performed for one of the biggest marine MAN B&W engine, type 7K98MC. A discussion about the analysis results was included in the final part of the paper.

9

Analysis methods of crankshaft's stiffness characteristics

Murawski L., Charchalis A.

Journal of KONES

|

2013

|

Vol. 20, No. 1

219--226

EN

Development of on-line diagnostic (monitoring) method of marine propulsion system working parameters is the authors' target. Crankshaft springing characteristics are one of the most important from the ships' main engines reliability point of view. Planned monitoring system will be able to verify crankshaft springing characteristics by continuous measurements of the crankshaft free-end's axial deformations. Development of the analysis methods of crankshaft's stiffness characteristics is the first step of planned SHM system. The main purpose of research is method developing of the springing analysis for the marine crankshafts in the high-power engines. Crankshaft modeling method, by Finite Element Method, has been discussed. Short overview of the crankshaft boundary conditions is presented. Bearings' oil film stiffness characteristics, ship hull stiffness characteristics and temperature deformation of the ship hull and main engine body are taking into account. Influence of the crankshaft's foundation stiffness on springing values is analysed. During the analyses it was proved that flexibility of engine foundation has a big influence upon the value of crankshaft springing. The authors' method of cylindrical mass and gas forces decompositions has been presented. Analysis of modeling precision of piston-crank system's forces has been performed. Results of calculations are well compatible in the terms of quality with the measurements data.

10

Some aspects of torsional vibration analysis methods of marine power transmission systems

Murawski L.

Journal of Polish CIMAC

|

2012

|

Vol. 7, no 1

175-182

EN

In the paper, the torsional vibrations of marine power transmission system's nonlinear method have been presented. Short presentation of marine propulsion system evolution (and its influence on ship's vibration level) in the last 30 years was included in the introduction. Some aspects of the modeling method of the elements of propulsion system have been shown. Comparison between one-degree model and 3-D Finite Element Method model was discussed. Short description of advantages and disadvantages of the undercritical and overcritical propulsion system was presented. Modeling method of propeller's mass characteristics and damping recalculation method have been shown as an example. Specialised software, for the marine power transmission system torsional vibration’s analysis, made by the author, has been performed as an iterative process. Also example of torsional vibration analysis, for tanker ship, was presented in the paper. A discussion about calculation results was included in the final part of the paper. Overcritical power transmission system is better for typical ship (with slow-speed main engine and directly driven propeller).

11

Charakterystyki okrętowych turbinowych silników spalinowych w stanach pracy ustalonej

Pojawa B.

Zeszyty Naukowe Akademii Marynarki Wojennej

|

2011

|

R. 52 nr 4 (187)

83-102

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z eksploatacją okrętowych układów napędowych z okrętowymi turbinowymi silnikami spalinowymi, w szczególności dotyczące charakterystyk okrętowych turbinowych silników spalinowych w stanach pracy ustalonej. Zaprezentowano zagadnienia dotyczące ich podstaw teoretycznych oraz metod i sposobów wyznaczania. Pokazano również przykłady charakterystyk wyznaczonych podczas badań na stanowisku laboratoryjnym dwuwirnikowego turbinowego silnika spalinowego.

EN

The paper presents problems related to running a marine propulsion systems based on gas turbine engines. In particular, it deals with the characteristics of marine turbine engines in stationary mode. It includes issues related to the theoretical fundamentals, methods and procedures used to determine them. It also shows examples of characteristics determined on a laboratory-based gas turbine engine.

12

Dynamic analyses of ships shafts lines

Grządziela A.

Systems Science

|

2008

|

Vol. 34, no 3

45-50

EN

Ship propulsion plant usually works in a hard environment caused by static forces and permanent dynamic loads. Exceeding tolerable values of shaft alignments causes damage to radial and thrust bearings in a relatively short time. The modeling of dynamical reactions could bring information for the designer to recognize the level of hazard to a propulsion system. The paper presents a proposal of identification of the degree of hazard to ship shaft line due to forces of shaft misalignment. A theoretical analysis was made of the influence of changes in co-axiality of shafts resulting from the elastic deformations of a hull structure in the vicinity of the shaft bearing foundations. The main problem concerning naval vessels is the lack of dynamical requirements as regards the stiffness of the hull. The modelled signals were recognized within sensitive symptoms of two sub-models: a model of propulsion system and a model of shafts misalignment. Both sub-models allow testing forces and their responses in vibration spectrum using SIMULINK software.