Modelling of vibratory behavior of azimuthing thruster

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Date
2009
Department
Sovelletun mekaniikan laitos
Major/Subject
Lujuusoppi
Mcode
Kul-49
Degree programme
Language
fi
Pages
146 (+34)
Series
Abstract
Työssä tarkastellaan ruoripotkurilaitteen värähtelykäyttäytymisen mallintamista kokonaisuutena. Työssä keskityttiin ruoripotkurilaitteen värähtelykäyttäytymiseen liittyvien ilmiöiden kuvaamiseen matemaattisilla malleilla ja niitä verrattiin mittaustuloksiin. Mallinnusmenetelmänä käytettiin elementtimenetelmää. Työn tavoitteena oli kartoittaa tärkeimmät ruoripotkurilaitteen värähtelykäyttäytymiseen vaikuttavat tekijät ja kehittää mallinnustavat näiden tekijöiden huomioimiseksi sekä varmentaa käytetyt mallinnusmenetelmät esimerkkiruoripotkurilaitteelle tehtyjen mittauksien avulla. Koko ruoripotkurilaitteesta tehtiin suurehko elementtimalli, joka sisälsi myös osan ympäröivää laivarakennetta. Eri komponenttien mallintamista ja värähtelykäyttäytymiseen vaikuttavia tekijöitä tarkasteltiin erikseen. Työssä tarkasteltiin mm. laakereiden jäykkyyden mallintamista, hydraulisen kääntökoneiston jäykkyyden kuvaamista, sähkömoottorin magneettisen vedon sekä roottoriakselin pyörimisen aiheuttamien hyrrävoimien huomioimista. Ympäröivän veden mallintamista tarkasteltiin aluksi yksinkertaisen rakenteen avulla, jolle laskettuja ominaistaajuuksia sekä ilmassa että vedessä verrattiin kirjallisuudesta löytyviin analyyttisiin ratkaisuihin ja joidenkin tapausten kohdalla kokeellisesti saatuihin tuloksiin. Näiden tarkastelujen perusteella tehtiin ruoripotkurilaitetta ympäröivän veden elementtimalli, joka yhdistettiin potkurilaitteen malliin. Elementtimallin ennustamia vasteita harmoniselle herätteelle laskettiin käyttäen ominaismuotojen superponointia. Ruoripotkurilaitteen moodiparametrit määritettiin onnistuneesti sekä kuivatelakalla että ajon aikana tehtyjen mittauksien perusteella. Potkurilaitteen laskettujen ominaistaajuuksien ilmassa todettiin vastaavan mitattuja kohtuullisella tarkkuudella. Suurin ero mitattujen ja laskettujen ominaistaajuuksien välillä oli noin 4 %. Elementtimallilla lasketut potkurilaitteen alimmat globaalit ominaistaajuudet vedessä ajon aikana vastasivat myös kohtuullisella tarkkuudella mitattuja. Ruoripotkurilaitetta ympäröivän laivan ja kääntölaakerin joustavuudella todettiin olevan merkittävä vaikutus potkurilaitteen alimpiin ominaistaajuuksiin. Yksinkertaisella mallilla lasketun hydraulisen kääntökoneiston jäykkyyden todettiin vastaavan melko hyvin mittauksia. Potkurilaitteen roottoriakselin taivutusmuotojen todettiin kytkeytyvän voimakkaasti ympäröivän rakenteen ominaismuotoihin, jolloin ominaistaajuuksien todettiin muuttuvan merkittävästi verrattuna pelkällä roottorimallilla tehtyihin tarkasteluihin.
Description
Supervisor
Tuhkuri, Jukka
Thesis advisor
Katajamäki, Kai
Keywords
azimuthing thruster, ruoripotkurilaite, vibration, värähtely, modal analysis, moodianalyysi, medal testing, elementtimenetelmä, finite element method, neste-rakenne, fluid-structure interaction, vuorovaikutus
Other note
Citation