e-book Πρόωση Πλοίου

Transcript

1 e-book Πρόωση Πλοίου (για επαγγελματίες και σπουδαστές ναυπηγούς και μηχανολόγους μηχανικούς) Συγγραφείς: Θόδωρος Α. Λουκάκης, ομότιμος καθ. ΕΜΠ Αθανάσιος Δόδουλας, διπλ. Ναυπ. Μηχ. ΕΜΠ Ειδικά κεφάλαια: Δημήτριος Κουρεμένος, ομότιμος καθ. ΕΜΠ Γεώργιος Τζαμπίρας, καθ. ΕΜΠ Σύντομη περιγραφή, σχόλια, πληροφορίες Το βιβλίο είναι καινοτομικό διεθνώς τόσο ως προς το περιεχόμενο, όσο και ως προς τη μορφή έκδοσης. Αποτείνεται σε διπλωματούχους ναυπηγούς, ναυτικούς μηχανολόγους και μηχανολόγους μηχανικούς τριτοβάθμιας εκπαίδευσης, που εργάζονται εν γένει σε Ελληνικές ναυτιλιακές εταιρείες. Το βιβλίο είναι σκόπιμα γραμμένο στην ελληνική γλώσσα. Θεωρείται όμως σχεδόν απαραίτητο να γνωρίζει ο αναγνώστης επαρκώς την αγγλική γλώσσα δεδομένου ότι το τμήμα της βιβλιογραφίας που παρατίθεται αυτούσιο είναι στα αγγλικά. Το περιεχόμενο του βιβλίου αναφέρεται στα χαρακτηριστικά της πρόωσης του πλοίου και στον τρόπο επιλογής της κύριας μηχανής έτσι ώστε να ικανοποιούνται οι απαιτήσεις του πλοιοκτήτη κατά βέλτιστο τρόπο. Οι σχετικές γνώσεις της περιοχής «αντίσταση και πρόωση πλοίου» πανεπιστημιακού επιπέδου θεωρούνται δεδομένες. Το βιβλίο δεν αποτελεί σύγγραμμα μεταπτυχιακών σπουδών. Σκοπός του είναι να συμπληρώσει τις γνώσεις του επαγγελματία μηχανικού σε περιοχές που δεν διδάσκονται επαρκώς στο πανεπιστήμιο, είναι όμως ιδιαίτερα χρήσιμες για την άσκηση του επαγγέλματος του τεχνικού στελέχους ναυτιλιακών επιχειρήσεων. Ο παρατιθέμενος «Πίνακας Περιεχομένων» του βιβλίου περιγράφει επαρκώς τη θεματολογία. Ιδιαίτερα θα πρέπει να αναφερθούν ορισμένες περιοχές, όπως:

2 Χρήση πειραματικής δεξαμενής στην πρόβλεψη των χαρακτηριστικών πρόωσης του πλοίου και η διαπίστωση των χαρακτηριστικών αυτών με τις δοκιμές (ταχύτητας και ισχύος) παραλαβής του πλοίου. Τα παραδείγματα παραλαβής πλοίου προσφέρθηκαν από ενδιαφερόμενες εταιρίες. Η σωστή επιλογή της έλικας και της κύριας μηχανής, με συνδυασμένη χρήση ναυτικής υδροδυναμικής και ναυτικής μηχανολογίας, έτσι ώστε να εξασφαλίζονται τα κατάλληλα περιθώρια ισχύος και στροφών. Τα πρακτικά, σχετικά με την έλικα προβλήματα που αντιμετωπίζει ο μηχανικός στη διάρκεια της ζωής του πλοίου. Ο πρακτικός προσδιορισμός της κατάστασης υπάρχουσας κύριας μηχανής. Η χρήση μεθόδων CFD για την υποβοήθηση βελτιστοποίησης προβλημάτων ροής γύρω από το πλοίο και την έλικα (οι δυνατότητες και τα όρια της μεθόδου). Η μορφή του βιβλίου είναι διεθνώς καινοτομική. Το βιβλίο, που θα εκδοθεί ως e-book, περιέχει, εκτός του κειμένου, τα απαιτούμενα προγράμματα Η/Υ σε περιβάλλον MATLAB για χρήση στην πράξη σε διάφορες περιπτώσεις (π.χ. επιλογή έλικας και κύριας μηχανής, ανάλυση δοκιμών παραλαβής κ.α.). Περιέχει επίσης επιλεγμένες βιβλιογραφικές αναφορές στην ολότητά τους με απ ευθείας αμφίδρομη σύνδεση με το κείμενο. Περαιτέρω, περιέχει συλλογή φωτογραφιών υδροδυναμικών διατάξεων βελτίωσης χαρακτηριστικών πρόωσης με επεξηγήσεις καθώς και λεξικό υδροδυναμικών όρων. Τέλος, ως παραρτήματα, υπάρχουν τα χαρακτηριστικά αντίστασης της συστηματικής σειράς ταχυπλόων σκαφών και αντίστοιχες πληροφορίες για τα τρεχαντήρια και τα οχηματαγωγά ανοικτού τύπου που έχουν αναπτυχθεί στο ΕΝΘΥ του ΕΜΠ. Διάθεση και επικαιροποίηση του βιβλίου Το βιβλίο θα ενταχθεί (ως έκδοση του ΕΜΠ) στη συλλογή e-books που συντηρούν και διαχειρίζονται οι Ελληνικές Ακαδημαϊκές Βιβλιοθήκες και θα είναι προσβάσιμο δωρεάν σε κάθε ενδιαφερόμενο. Το περιεχόμενό του θα είναι εξελίξιμο με ευθύνη του Εργαστηρίου Ναυτικής και Θαλάσσιας Υδροδυναμικής από την πλευρά του ΕΜΠ (Δ/της καθ. Γ. Τζαμπίρας) και

3 από την πλευρά της πράξης της MARTECMA (Marine Technical Managers Association). Έτσι, η ύλη του βιβλίου με άμεση συνεργασία του πανεπιστημίου και της πράξης, θα μπορεί να επαυξάνεται και να βελτιώνεται, πράγμα που αποτελεί μία ακόμα καινοτομία της έκδοσης. Το βιβλίο συμπληρώνεται με τα εξής παρελκόμενα: α) Έξι αυτούσια βοηθητικά κείμενα, π.χ. η μεθοδολογία πρόβλεψης της πρόωσης της ITTC, τα οποία είναι άμεσα προσπελάσιμα από το κείμενο. β) Όλα τα απαιτούμενα προγράμματα Η/Υ για υπολογισμούς πρόωσης και επιλογή κύριας μηχανής. γ) Video πειραμάτων σε πειραματική δεξαμενή δ) Φωτογραφίες (εκτός κειμένου) από διατάξεις παρελκομένων βελτίωσης χαρακτηριστικών πρόωσης ε) Πρακτικά στοιχεία για την εκτίμηση των συντελεστών αλληλεπίδρασης σκάφους - έλικας και τη σπηλαίωση στ) Λεξικό Υδροδυναμικών όρων ζ) Τις συστηματικές σειρές αντίστασης του Εργαστηρίου Ναυτικής και Θαλάσσιας Υδροδυναμικής (ΕΝΘΥ) του ΕΜΠ για ταχύπλοα σκάφη με διπλή ακμή, για τρεχαντήρια και για οχηματαγωγά ανοιχτού τύπου. Τα πλείστα των κεφαλαίων είναι σχεδόν έτοιμα με πρόχειρα όμως σχήματα. Το κεφ. 4 είναι γραμμένο σε αρχική μορφή χωρίς τις εφαρμογές της πράξης. Το κεφ. 5 δεν είναι γραμμένο. Από τα παραπάνω παρατίθενται ως δείγμα τα κεφ. 6, 7, 8 και 4. Από τα υπόλοιπα παρατίθεται το περιεχόμενό τους. Λίγα λόγια για τους συγγραφείς Ο Θόδωρος Λουκάκης, με σπουδές στο ΕΜΠ και το ΜΙΤ, είναι εκ των δύο πρώτων καθηγητών της Σχολής Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών του ΕΜΠ, όπου σταδιοδρόμησε στην περίοδο Είναι επίσης ο σχεδιαστής και δημιουργός του ΕΝΘΥ, που παρέχει υπηρεσίες στο επάγγελμα από το 1980.

4 . Ο Θανάσης Δόδουλας, αποφοίτησε από τη Σ.Ν.Μ.Μ. του ΕΜΠ το 1975 και έκτοτε δουλεύει στον Πειραιά με ειδίκευση στην κατασκευή ελίκων, την πρόωση πλοίου και την αντιμετώπιση των με αυτή συνδεομένων προβλημάτων (ταλαντώσεις, ευθυγράμμιση αξονικών συστημάτων, στεγανοποίηση χοάνης). Ο Δημήτρης Κουρεμένος, με σπουδές στο ΕΜΠ και το ΕΤΗ Ζυρίχης είναι ομότιμος καθηγητής του ΕΜΠ, όπου είχε την Έδρα Θεωρητικής Μηχανολογίας. Έχει γράψει το κεφ. 9. Ο Γιώργος Τζαμπίρας είναι καθηγητής της Σ.Ν.Μ.Μ. του ΕΜΠ και Διευθυντής του ΕΝΘΥ. Ήταν συμμαθητής του Θανάση Δόδουλα. Έχει γράψει το κεφ. 4.

5 Περιεχόμενα Βιβλίου Το βιβλίο αριθμεί περίπου 450 σελίδες και είναι χωρισμένο σε εννέα ενότητες (κεφάλαια), που διαιρούνται σε παραγράφους, ως εξής: ΠΡΟΩΣΗ ΠΛΟΙΟΥ (για επαγγελματίες και σπουδαστές ναυπηγούς και μηχανολόγους μηχανικούς) ΠΡΟΛΟΓΟΣ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 2. ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΠΛΟΙΟΥ 2.1 Εισαγωγή 2.2 Μέθοδοι προσδιορισμού της αντίστασης πλοίου Υπολογιστικές μέθοδοι Η χρήση CFD για την πρόβλεψη της ροής και της αντίστασης πλοίου στο Ε.Μ.Π Εμπειρική πρόβλεψη της αντίστασης Πειραματικός προσδιορισμός της αντίστασης Η αντίσταση ρυμούλκησης πλοίου επιφανείας Η πειραματική πρόβλεψη της αντίστασης του πλοίου σήμερα 3 ΠΡΟΩΣΗ ΠΛΟΙΟΥ 3.1 Εισαγωγή Τύποι κύριων μηχανών Ορισμοί ισχύος 3.2 Το υδροδυναμικό πρόβλημα της ναυτικής έλικας και η επίλυσή του Αλληλεπιδράσεις έλικας πλοίου Το ποσοστό ομμόρου Ο βαθμός απόδοσης σχετικής περιστροφής Το ποσοστό μείωσης ώσης Ο βαθμός απόδοσης γάστρας Ο συντελεστής απόδοσης έλικας πλοίου 3.3 Πειράματα πρόωσης Διαστατική ανάλυση Πειράματα έλικας σε ελεύθερη ροή Πειράματα σε σήραγγα σπηλαίωσης Πειράματα αυτοπρόωσης Νεότεροι τρόποι πειραμάτων αυτοπρόωσης 3.4 Υδροδυναμικές ιδιότητες ελίκων Εισαγωγή Συστηματικές σειρές ελίκων και διαγράμματα σχεδίασης Το πρόβλημα της σχεδίασης. Ανάλυση Τα πρακτικα προβλήματα σχεδίασης έλικας Σχεδίαση με Η/Υ. Διαγράμματα πλέγματος.

6 3.4.6 Τα σωστά τεθειμένα προβλήματα σχεδίασης έλικας και τα διαγράμματα βελτιστοποίησης 3.5 Επιλογή έλικας και επιλογή προωστήριας μηχανής Πλοίο - Έλικα - Μηχανή. Οι αλληλεπιδράσεις Επίδραση των προσαυξήσεων υπηρεσίας στη σχεδίαση Η επιλογή της προωστήριας μηχανής Περιοχές λειτουργίας μηχανών Diesel και σημεία λειτουργίας του πλοίου Η φόρτιση της μηχανής για διάφορες καταστάσεις λειτουργίας του πλοίου και για τις δοκιμές σε κατάσταση μερικού φόρτου Χρήση διαγραμμάτων πεδίου λειτουργίας μηχανής και διαγραμμάτων φόρτισης 3.6 Η υδροδυναμική της πρόωσης πλοίου συναντά την επιλογή της κυρίας μηχανής Ο νόμος της έλικας Το καλώς τεθειμένο πρόβλημα βελτιστοποίησης της έλικας και πρόβλεψης της ταχύτητας και των στροφών στις καταστάσεις υπηρεσίας Επανεξέταση των καμπυλών σταθερής ταχύτητας πλοίου Επιλογή μηχανής με βάση την ταχύτητα υπηρεσίας Η χρήση μειωτήρα στροφών 3.7 Η έλικα ρυθμιζόμενου βήματος Εισαγωγή Ταχύτητα, στροφές και ισχύς πλοίου με έλικα ρυθμιζόμενου βήματος Η πλύμνη και η στρερέωση των πτερυγίων σε έλικα ρυθμιζόμενου βήματος Μηχανισμοί αλλαγής βήματος 3.8 Μειωτήρες στροφών Εισαγωγή Μηχανική μεταφορά ισχύος 4 ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΡΕΥΣΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΠΡΟΩΣΗ ΠΛΟΙΟΥ 5 ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΚΑΙ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ 6 ΠΡΑΚΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΠΡΟΩΣΗΣ ΠΛΟΙΟΥ 7 ΔΟΚΙΜΕΣ ΠΑΡΑΛΑΒΗΣ ΠΛΟΙΟΥ 8 ΦΟΡΤΩΣΗ, ΠΡΟΩΣΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΠΛΟΙΟΥ ΣΕ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑΣ 8.1 Εισαγωγή 8.2 Βέλτιστη δρομολόγηση πλοίου 8.3 Το έμπειρο σύστημα φόρτωσης πλοίου του ΕΜΠ (ELS) 9 ΔΙΑΠΙΣΤΩΣΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΚΑΙ ΒΕΛΤΙΣΤΗ ΡΥΘΜΙΣΗ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ DIESEL

7