Βελτιστοποίηση ευθυγράμμισης αξονικού συστήματος εμπορικού πλοίου
Shaft alignment optimization of commercial ship
Keywords
Βελτιστοποίηση ευθυγράμμισης ; Γωνία κλίσης εδράνου ; Οριζόντια θέση εδράνου ; Κατακόρυφη θέση εδράνου ; Καμπτικές ροπές ; Διατμητικές δυνάμεις ; Μοντελοποίηση στροφαλοφόρου άξονα ; Σχεδίαση ευθυγράμμισης ; Αξιολόγηση ευθυγράμμισης ; Σημειακό φορτίο ; Κατανεμημένο φορτίο ; Νηογνώμονες ; Κανονισμοί κλάσης ; Παραμορφώσεις άξονα ; Ελικοφόρος άξονας ; Ενδιάμεσος άξονας ; Σχετική γωνία κλίσης ; Κλίση εδράνου ; Γωνία κλίσης ; Κλίση μηχανής ; Σημεία στήριξης ; Θετική θέση ευθυγράμμισης ; Αρνητική θέση ευθυγράμμισης ; Ουδέτερη θέση ευθυγράμμισης ; Έλικα ; Ημιβυθισμένη έλικαAbstract
Η συγκεκριμένη διπλωματική εργασία αφορά στη βελτιστοποίηση της ευθυγράμμισης
αξονικού συστήματος εμπορικού πλοίου. Αρχικά, γίνεται μία προσπάθεια ανάλυσης του
θεωρητικού υποβάθρου των διαφορετικών πρακτικών που ακολουθούνται κατά τη
διαδικασία της ευθυγράμμισης και των οδηγιών, που προτείνουν οι διαφορετικοί
νηογνώμονες. Αναλύονται τα στάδια της σχεδίασης της ευθυγράμμισης, της μοντελοποίησης
του αξονικού συστήματος και της αξιολόγησης της διαδικασίας. Καταγράφονται οι αστοχίες
της διαδικασίας και τα συχνά εμφανιζόμενα σφάλματα της διαδικασίας. Στη συνέχεια
ακολουθεί η μελέτη περίπτωσης, στην οποία βελτιστοποιείται η ευθυγράμμιση του
αξονικού συστήματος ενός πλοίου, το οποίο μεταφέρει χύδην φορτίο. Σε πρώτο στάδιο
γίνεται μοντελοποίηση του αξονικού συστήματος και στη συνέχεια ακολουθεί η αναλυτική
επίλυση του μαθηματικού προβλήματος, το οποίο καταλήγει σε ένα σύστημα τόσων
εξισώσεων όσο και οι άγνωστοι, που φέρει. Δημιουργείται κατάλληλος κώδικας σε
υπολογιστικό φύλλο Excel, ο οποίος λαμβάνει υπόψιν όλα τα δομικά, αλλά και τοπογραφικά
στοιχεία του αξονικού συστήματος. Ο χρήστης δύναται να θέσει διαφορετικές κατακόρυφες
θέσεις για τα έδρανα του αξονικού συστήματος. Ως αποτέλεσμα, εμφανίζει τις τιμές των
αντιδράσεων των εδράνων, τις πιέσεις, που τους ασκούνται και τα διαγράμματα της
παραμόρφωσης του άξονα, των κλίσεων, που εμφανίζει, των καμπτικών ροπών και τω
διατμητικών δυνάμεων. Έπειτα από τη μελέτη της συμπεριφοράς του συστήματος για
διάφορες τιμές των κατακόρυφων θέσεων των εδράνων, παρουσιάζεται η βέλτιστη λύση του
προγράμματος για το συγκεκριμένο σύστημα. Παρουσιάζονται τα αποτελέσματα, που
προκύπτουν από τη συγκεκριμένη μελέτη, εξάγονται τα συμπεράσματα, όπως αυτά
προκύπτουν από τις δοκιμές του προγράμματος και διατυπώνονται σχετικές προτάσεις, που
αφορούν πιθανή μελλοντική έρευνα.
Abstract
The present diploma thesis deals with shaft alignment optimization of a commercial ship.
Initially, reference is made to the theoretical background of shaft alignment and different
approaches and methods, that classes and shipyards apply, are described. The different stages
of shaft alignment design, modelling and verification are analyzed, whereas common failures
are featured. The case study, that applies to shaft alignment optimization of a bulk carrier
ship, is described and the alignment system is presented. The shaft system is modelled and the
analytical solution of the mathematical problem is elaborated. Accordingly, relevant program
is coded in Microsoft Excel, taking into account all the features and dimensions of the
alignment system. The vertical offsets of the system’s bearings are inserted to the program as
inputs. As a result, bearing reactions and cell loads are calculated, while diagrams of
deflection, slope, bending moment and shear force are drawn. After several tests of system’s
behavior, the optimized vertical offsets of the bearings are introduced and the system’s
compliance with Class requirements and materials’ strength is assessed. The diploma thesis
results are extracted, conclusions are stated and proposals for possible future research are
listed.