Τελευταίες εξελίξεις στη Θαλάσσια Τεχνολογία στο ΕΜΠ

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Τελευταίες εξελίξεις στη Θαλάσσια Τεχνολογία στο ΕΜΠ"

Νικάτωρ Κοσμόπουλος
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Τελευταίες εξελίξεις στη Θαλάσσια Τεχνολογία στο ΕΜΠ Υπό Σ.Α. Μαυράκου (*) και Ι.Κ. Χατζηγεωργίου(**) Εργαστήριο Πλωτών και Συστημάτων Αγκύρωσης Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών Ε.Μ.Π. (*) Καθηγητής Ε.Μ.Π.,., (**) Επίκουρος Καθηγητής Ε.Μ.Π. Έρευνας και Τεχνολογίας 1

2 Θαλάσσια Τεχνολογία Ανάπτυξη τεχνολογίας πλωτών και σταθερών θαλάσσιων κατασκευών για την εξόρυξη και παραγωγή πετρελαίου και ορυκτών από θαλάσσιο περιβάλλον Ανάπτυξη τεχνολογίας για την εκμετάλλευση της θαλάσσιας ενέργειας Ανάπτυξη τεχνολογίας για την μέτρηση, παρακολούθηση και πρόβλεψη του θαλάσσιου κυματικού δυναμικού με βάση ωκεανογραφικά και μετεωρολογικά δεδομένα για μεγάλα χρονικά διαστήματα και εκτεταμένες θαλάσσιες περιοχές. Ανάπτυξη υποβρύχιων αυτόνομων σκαφών για την παρακολούθηση του θαλάσσιου περιβάλλοντος, καθώς και την επιθεώρηση και επισκευή θαλάσσιων εγκαταστάσεων. Ανάπτυξη τεχνολογίας για εξειδικευμένες θαλάσσιες κατασκευές (ιχθυοκαλλιέργειες ανοικτής θάλασσας, πλωτοί κυματοθραύστες, πλωτές εγκαταστάσεις αναψυχής και τουρισμού). Έρευνας και Τεχνολογίας 2

3 Εκπαιδευτικές Δραστηριότητες στο ΕΜΠ Διατμηματικό Διαπανεπιστημιακό πρόγραμμα μεταπτυχιακών σπουδών σε «Ναυτική και Θαλάσσια Τεχνολογία και Επιστήμη» Συντονίζουσα Σχολή: Ναυπηγών Μηχ/γων Μηχ/κων ΕΜΠ Συμμετέχουσες Σχολές ΕΜΠ: Μηχανολόγων Μηχανικών Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών Συμμετέχον Τμήμα ΕΚΠΑ: Τμήμα Φυσικής Συμμετέχον Ερευνητικό Κέντρο: Ελληνικό Κέντρο Θαλάσσιων Ερευνών Έναρξη Προγράμματος: : 1998 Έρευνας και Τεχνολογίας 3

4 Ερευνητικές Δραστηριότητες Γραμμική και μη γραμμική υδροδυναμική ανάλυση πλωτών αγκυρωμένων και σταθερών θαλάσσιων κατασκευών Ανάλυση και βέλτιστη σχεδίαση συστημάτων αγκύρωσης Γραμμική και μη γραμμική δυναμική ανάλυση εύκαμπτων, λεπτόγραμμων κατασκευών (marine risers) Ανάλυση και εκτίμηση της απόδοσης μετατροπέων κυματικής ενέργειας Εφαρμογές πλωτών κατασκευών (ιχθυοκαλλιέργειες ανοικτής θάλασσας, πλωτοί κυματοθραύστες, πλωτές εγκαταστάσεις αναψυχής και τουρισμού) Έρευνας και Τεχνολογίας

Module 2 : Vapour supply Manifolds Module 1 : Regasification Turret Flare tower

5 Υδροδυναμική Ανάλυση Θαλάσσιων Υδροδυναμική Ανάλυση Πλωτού Σταθμού Υγροποιημένου Φυσικού Αερίου (GIFT: Gas Import Floating Terminal) Helideck Accommodation house Module 2 : Vapour supply Manifolds Module 1 : Regasification Turret Flare tower Firewall General view of GIFT with a moored 138 m 3 LNGC Έρευνας και Τεχνολογίας 5

6 Υδροδυναμική Ανάλυση Θαλάσσιων FLOATING GIFT - HEADING 15 X MOTION RAO X motion RAO (m/m) Period (s) LNG BALLAST CONFIGURATION - HEADING 15 Z MOTION RAO Irregular waves Regular waves theory_15 Z MOTION RAO (m/m) Irregular waves Regular waves theory_15 Period (s) Έρευνας και Τεχνολογίας 6

Υδροδυναμική Ανάλυση Θαλάσσιων Z MOTION RAO FORWARD BREAST LINE BB' - HEADING 12 Z motion RAO (m/m) 2 1.5 1 Irregular waves.

7 Υδροδυναμική Ανάλυση Θαλάσσιων Z MOTION RAO FORWARD BREAST LINE BB' - HEADING 12 Z motion RAO (m/m) Irregular waves.5 Regular waves theory_ Period (s) Drift coefficient fy_fixed 2 fy/(.5*rho*g*a*(h/2)^2) NTM-D.I. NTM-F.F. experiments NTS D.I Period T (sec) Έρευνας και Τεχνολογίας 7

2, ξ3/(η/2) 1,5 1,,5,,,2,,6,8 1, 1,2 1, 1,6 omega (rad /sec)

8 Υδροδυναμική Ανάλυση Θαλάσσιων Υδροδυναμική ανάλυση πλωτού θαλάσσιου αιολικού πάρκου Heave Motion of the Modulus 3, 2,5 2, ξ3/(η/2) 1,5 1,,5,,,2,,6,8 1, 1,2 1, 1,6 omega (rad /sec) Degrees 3 Degrees 6 Degrees 9 Degrees Έρευνας και Τεχνολογίας 8

9 Υδροδυναμική Ανάλυση Θαλάσσιων Shear Forces in x-direction 8,E+3 7,E+3 6,E+3 Υδροδυναμική ανάλυση πλωτού θαλάσσιου αιολικού πάρκου Fx(kN) 5,E+3,E+3 3,E+3 2,E+3 1,E+3,E+,,2,,6,8 1, 1,2 1, 1,6 omega (rad/sec) deg 3 deg 6 deg 9 deg Shear Moments around x-axis Mx(kN.m),E+5 3,5E+5 3,E+5 2,5E+5 2,E+5 1,5E+5 1,E+5 5,E+,E+,,2,,6,8 1, 1,2 1, 1,6 omega (rad/sec) deg 3 deg 6 deg 9 deg Έρευνας και Τεχνολογίας 9

ύψος κινήσεις στο πρώτο πλοίο (κάτω) heave [m/m] 1. 1.2 1..8.6.

10 Υδροδυναμική Ανάλυση Θαλάσσιων Ανάλυση συγκροτήματος τεσσάρων κρουαζιερόπλοιων Διακριτοποίση για την υδροδυναμική ανάλυση Ανύψωση της θάλασσας γύρω και μέσα από τα πλοία (πάνω) και καθ ύψος κινήσεις στο πρώτο πλοίο (κάτω) heave [m/m] Degrees 3 Degrees 6 Degrees 9 Degrees 12 Degrees 15 Degrees 18 Degrees Omega (rad/sec) Έρευνας και Τεχνολογίας 1

Υδροδυναμική Ανάλυση Θαλάσσιων.7.6 Ανάλυση αργά μεταβαλλόμενων κινήσεων συγκροτήματος τεσσάρων συνδεδεμένων κρουαζιερόπλοιων Body 3 (III) Sway motion under slow drift and wind action (m) and (m/s).5.

11 Υδροδυναμική Ανάλυση Θαλάσσιων.7.6 Ανάλυση αργά μεταβαλλόμενων κινήσεων συγκροτήματος τεσσάρων συνδεδεμένων κρουαζιερόπλοιων Body 3 (III) Sway motion under slow drift and wind action (m) and (m/s) motion velocity time (sec) Απόλυτες (πάνω) και σχετικές (κάτω) εγκάρσιες κινήσεις και ταχύτητες για συνδυασμένη δράση ανέμου κύματος. Πλοίο ΙΙΙ και ΙΙ Τρόπος συγκράτησης παρακείμενων κρουαζιερόπλοιων Relative motion between bodies 1 (IV) and 3 (III) under slow drift and wind action (m) Το Ε.Μ.Π. στη Πρωτοπορία της time (sec) Έρευνας και Τεχνολογίας 11

Υδροδυναμική Ανάλυση Θαλάσσιων Mean longitudinal forces on individual bodies due to wind 8 Ανάλυση συγκροτήματος τριών κρουαζιερόπλοιων Longitudinal force Fx [kn] 6 2-2 Fx_Body 1 Fx_Body 2 Fx_Body 3

12 Υδροδυναμική Ανάλυση Θαλάσσιων Mean longitudinal forces on individual bodies due to wind 8 Ανάλυση συγκροτήματος τριών κρουαζιερόπλοιων Longitudinal force Fx [kn] Fx_Body 1 Fx_Body 2 Fx_Body Wind direction [degrees] Διαμήκεις δυνάμεις λόγω ανέμου (πάνω) και σύγκριση σημαντικών τιμών διαμήκων κινήσεων surge alone surge interacting with two surge interacting with three surge [m].1.8 Διακριτοποίση για την υδροδυναμική ανάλυση angles (degrees) Έρευνας και Τεχνολογίας 12

13 3.5.5 Υδροδυναμική Ανάλυση Θαλάσσιων Δεύτερης τάξης υδροδυναμική αλληλεπίδραση μεταξύ κατακόρυφου κυλίνδρου και επιφανειακού προοδευτικού κυματισμού n X Y Ανύψωση του κυματισμού γύρω από Κατακόρυφο κύλινδρο Δεύτερης τάξης φορτίσεις σε διχρωματικό κυματισμό Έρευνας και Τεχνολογίας 13

14 Υδροδυναμική Ανάλυση Θαλάσσιων Δεύτερης τάξης υδροδυναμική ανάλυση συστήματος ανάκτησης κυματικής ενέργειας z/h fx normalized azimuthal angle kb Οριζόντιες δυνάμεις (αριστερά) και κατανομή της πίεσης (πάνω) Έρευνας και Τεχνολογίας 1

15 Υδροδυναμική Ανάλυση Θαλάσσιων Υδροδυναμική αλληλεπίδραση κατακόρυφου κυλίνδρου με κυματισμούς και ρεύμα για μέτριες ταχύτητες ρεύματος 3.5 Fn= Fn=.2 Fn=.2 Fn=.2 Fn= Fx 2.5 Y/b kob X/b Οριζόντια δύναμη Ισοϋψείς της ανύψωσης Έρευνας και Τεχνολογίας 15

16 Ανάλυση και βέλτιστη σχεδίαση συστημάτων αγκύρωσης Πειραματική διάταξη υπό μεγάλη κλίμακα Δύναμη στη κορυφή της γραμμής Έρευνας και Τεχνολογίας 16

17 Υδρομηχανική Ανάλυση Αγκυρωμένων Πλωτών Σχεδίαση συστήματος αγκύρωσης για τρεις πλωτές δεξαμενές του Π.Ν. στη Κρήτη B 6. First Order X-Motion. Dock No x/(h/2). Angle of Heading 21 deg Angle of Heading 27 deg Frequency (rad/sec) Έρευνας και Τεχνολογίας 17

Ανάλυση εύκαμπτων λεπτόγραμμων θαλάσσιων κατασκευών (marine risers) Πειραματικός και αριθμητικός προσδιορισμός της δυναμικής συμπεριφοράς riser 6 Za=+

18 Ανάλυση εύκαμπτων λεπτόγραμμων θαλάσσιων κατασκευών (marine risers) Πειραματικός και αριθμητικός προσδιορισμός της δυναμικής συμπεριφοράς riser 6 Za=+/ 1mm, freq.=.22rad/s Exp Num 2 M(3.25,t) (Nm) time (sec) Πειραματική διάταξη Υπολογισθείσα και μετρηθείσα Καμπτική Ροπή Έρευνας και Τεχνολογίας 18

19 Ανάλυση εύκαμπτων λεπτόγραμμων θαλάσσιων κατασκευών (marine risers) Ανάπτυξη υπολογιστικών κωδίκων για τη γραμμική και μη γραμμική δυναμική ανάλυση marine risers Ολική τάση κατά μήκος του riser σε μία περίοδο Καμπτική ροπή κατά μήκος του riser σε μία περίοδο Έρευνας και Τεχνολογίας 19

20 Ανάλυση και εκτίμηση της απόδοσης μετατροπέων κυματικής ενέργειας Πειραματικός σταθμός παραγωγής ενέργειας από τα κύματα SIDE VIEW Half immersed sphere excited to heave motion incident wave Bi-parallel lever Transmission System Breakwater Breakwater Wave power converter with sensors External damping SWL standing wave of increased energy due to reflection Wave properties and floater size not shown at the same scale Shaft spinning in constant direction despite the direction of the lever rotation up to ~3.5 m Principal wave direction m Shore TOP VIEW Shore Concrete block Girder To power control unit Generator Converter Breakwater Floater Water depth up to -5 m Principal wave direction Έρευνας και Τεχνολογίας 2

$Ανάλυση και εκτίμηση της απόδοσης μετατροπέων κυματικής ενέργειας Πειραματικός σταθμός παραγωγής ενέργειας από τα κύματα Significant Fz/Hs (N/m) 35 3 25 2 15 1 5 Significant Diffraction Forces -$

21 Ανάλυση και εκτίμηση της απόδοσης μετατροπέων κυματικής ενέργειας Πειραματικός σταθμός παραγωγής ενέργειας από τα κύματα Significant Fz/Hs (N/m) Significant Diffraction Forces - Bretschneider Spectrum Cyl. No 1: Water Depth:.6m - Incident Wave Angle: deg. Theoretical Model Experiments Frequency f e (Hz) Πειραματική διάταξη (Εργαστήριο Λιμενικών ΕΜΠ) Έρευνας και Τεχνολογίας 21

22 Ανάλυση και εκτίμηση της απόδοσης μετατροπέων κυματικής ενέργειας Υπό προένταση αγκυρωμένος μετατροπέας κυματικής ενέργειας Έρευνας και Τεχνολογίας 22

23 Ανάλυση και εκτίμηση της απόδοσης μετατροπέων κυματικής ενέργειας Υπό προένταση αγκυρωμένος μετατροπέας κυματικής ενέργειας. Αριθμητική προσομοίωση της συμπεριφοράς και εκτίμηση της απόδοσής του Z Incident wave O O z Y y x X Tc r r r r [ m ]&& ξ () t + [ K ] ξ () t = F () t + F () t + B k r m g k r s H c 5 t FHk, t akj. j t Rkj t. j d FD, k t Fw, k t j= 1 () = && ξ () + ( τ) & ξ ( τ) τ + () + () Floater Radius 3m, draught 1,5m, water depth 5m. Incident monochromatic wave : Height 1m, Period 8 sec Έρευνας και Τεχνολογίας 23

Σχετικά έγγραφα

Η Συμβολή της Σχολής Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών στην Ανάπτυξη της Έρευνας και Τεχνολογίας

Το Ε.Μ.Π. στην Πρωτοπορία της Έρευνας και Τεχνολογίας Συμπόσιο, 3 Δεκεμβρίου 2007 Η Συμβολή της Σχολής Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών στην Ανάπτυξη της Έρευνας και Τεχνολογίας Χρίστος Αθ. Φραγκόπουλος