Modelling of propeller shaft dynamics at pulse load

The article discusses a method of modelling of propeller shaft dynamics at the presence of virtually introduced underwater detonation effects. The propeller shaft model has four degrees of freedom, which provides opportunities for introducing shaft displacements and rotations similar to those observed in a real object. The equations of motion, taking into account the action of external agents, were implemented to the Matlab SIMULINK environment. The obtained time-histories and their spectra were compared with the experimental results of the tests performed on the marine testing ground. The performed model identification confirmed its sensitivity to changing parameters of motion and external actions

Problemy diagnozowania napędu jachtów motorowo-żaglowych

The paper presents operational problems in diagnosing the propulsion system of motor-sail yachts. The advantages and operational problems are presented in the paper and the specificity of use of the propulsion systems. It is shown here solutions to meet the requirements of the marine environment. There are shown exemplary damages resulting from operational errors of crew use. It is proposed program of sea trials, which further operation would be an indispensable diagnostic tool supporting the reliability and safety of the yacht at sea.Artykuł przedstawia problem dotyczący diagnozowania napędu jachtów motorowo-żaglowych. Zalety wykorzystania diagnostyki w procesie eksploatacji zostały odniesione do specyfiki użytkowania jachtów. Przedstawione rozwiązania są ściśle związane z wymaganiami morskimi, a jako przykład przedstawiono awarię spowodowaną przez błąd ludzki. Proponowany program prób oraz zalecenia mogą być narzędziem diagnostycznym wspierającym bezpieczeństwo eksploatacji na morzu

Dynamic problems of propulsion system of naval vessels

Ship propulsion systems are subjected to specific sea loads due to waving and dynamical impacts associated with mission of a given ship. Sea waving can be sufficiently exactly modelled by means of statistical methods. Knowledge of a character of impulse loading which affects ship shaft line can makes possible identifying potential failures by means of on-line vibration measuring systems. The modelling of impulse impact form and next its identification makes possible identification of explosion power, distance from explosion epicentre, a kind of explosion, elastic or plastic deformation of shaft line. The presented results related to the performed experimental test do not make possible assigning unambiguously the modelled signal features to those of the recorded ones during the real test. Analysis of forces acting on shaft-line bearings, problems of underwater explosion, and models of excitation due to underwater explosion has been described in the paper. In particularly simulated static bending stresses in propeller shaft due to weight of propeller, a simplified shaft-line model for critical speed calculation, run of changes of shock wave pressure and ship hull acceleration measured on hull surface during underwater explosion, schematic diagram of the performed experimental test, run of the assumed vibration acceleration model, spectrum of the assumed vibration acceleration model are represented

Dynamic model of gas generator with faults' simulations

W artykule przedstawiono metodę modelowania wirnika wytwornicy spalin silnika turbinowego wraz z wprowadzonymi obciążeniami pochodzącymi m.in. od niewyrównoważenia wirnika. Model umożliwia wprowadzenie wirtualnego przemieszczenia osi wału wirnika, statycznego i dynamicznego niewyrównoważenia w zakresie parametrów eksploatacyjnych charakterystycznych dla rzeczywistego silnika. Równania ruchu uwzględniające oddziaływania zewnętrzne zaimplementowano do środowiska Matlab Simulink. Model wirnika pozwala na transmisję momentu napędowego zarówno w symulowanym procesie rozruchu zimnego jak i gorącego. Podstawowymi oddziaływaniami dynamicznymi występującymi w modelu są: moment napędowy, aerodynamiczne momenty oporowe, pionowe i poziome siły działające na wsporniki łożysk, oddziaływania wynikające z niewyrównoważenia mającego swoje źródło w zmianie stanu technicznego wirnika. Uzyskane wyniki przebiegów czasowych parametrów drganiowych oraz ich widma zostały zidentyfikowane z wynikami badań rzeczywistego silnika pracującego na okręcie, co było jednym z głównych celów badań. Wyniki wykazały wysoką zgodność oraz wrażliwość na wprowadzane wartości brzegowe potwierdzające przydatność modelu w diagnostyce technicznej. Ważnym atutem modelu jest brak jego wrażliwości na zewnętrzne oddziaływania zakłócające środowiska morskiego. Uzyskany model podczas identyfikacji potwierdził swoją wrażliwość zarówno na zmienne parametry ruchu jak i zadane oddziaływania zmieniające jego stan techniczny.The paper presents a method of modelling of gas generator rotors at the presence of virtually introduced dynamics loads, like unbalancing effects. The rotors model provides opportunities for introducing shaft displacements, static and dynamic unbalancing and rotations similar to those observed in a real object. The equations of motion, taking into account the action of external agents, were implemented to the Matlab Simulink software. In the rotors model, the driving torque is transmitted from the cold and hot start processes. The following actions were introduced to the proposed dynamic model: main engine driving torque, aeorodynamic antitorques, horizontal and vertical forces, the action resulting from changes in relative positions of load-carrying bearings and thrust bearings in the rotors line, the action of the unbalancing coming from changes of technical state. The obtained time-histories and their spectra were compared with the experimental results of the tests performed on the marine testing ground. A basic goal of modelling is the identification of the diagnostic model. In the reported case, comparing the results of the empirical studies and the simulations has proved good applicability of the proposed model. The obtained results confirmed model sensitivity to changes of technical state of the object and varying input parameters. A vital property of the model was the insensibility of the unbalancing symptom to the action of assumed environmental disturbances, such as sea environment forces. The performed model identification confirmed its sensitivity to changing parameters of motion and external actions

Dynamic analyses of ships shafts lines

Ships' propulsion plant usually works in a hard environment caused by static forces and permanent dynamic loads. Exciding of tolerated values of shaft alignments causes a damage of radial and thrust bearings in relative short time. Modelling of dynamical reactions could bring information to the designer for recognizing the level of hazard for propulsion system. Knowledge of a character of dynamic loading which affects ship shaft line can make it possible to identify potential failures by means of on-line vibration measuring systems. This way elimination of costly and time-consuming overhauls on dock leads to lowering operational costs and increasing ship fighting merits. A paper presents a proposal of identification of a degree of hazard to ship shaft line due to forces of shafts misalignment. A theoretical analysis was made of influence of changes in co - axiality of shafts resulting from elastic deformations of hull structure in vicinity of shaft bearing foundations. The main problem of naval vessels is a lack of dynamical requirements of stiffness of the hull. Modelled signals were recognized within sensitive symptoms of two sub models: model of propulsion system and model of shaft's misalignment. Both sub models allow testing forces and their responses in vibration spectrum using SIMULINK software

Analysis of the use of polymer materials for naval shipbuilding in terms of rules of classification societies

Zastosowanie materiałów polimerowych w konstrukcjach okrętów wojennych rozpoczęło się w latach 70-tych XX wieku. Zasadniczo materiały polimerowe zostały wdrożone w konstrukcjach kadłubów, struktur wewnętrznych oraz w fundamentach maszyn okrętowych. Podstawowym ograniczeniem w zastosowaniu materiałów polimerowych były cechy, które eliminowały je z uwagi na restrykcyjne przepisy towarzystw klasyfikacyjnych i norm obronnych. Referat przedstawia zakres przepisów, które eliminują lub ograniczają zastosowanie polimerów w konstrukcjach okrętów wojennych. Dodatkowo w referacie przedstawiono dyskusję nad potrzebą zmian przepisów, które nie spełniają już kryterium aktualności.Applications of laminate materials in the construction of warships began generally in the 70s of the twentieth century. Generally, polymeric materials have been implemented in the construction of hulls, internal structures and foundations of ship engines. The primary limitation to the use of polymeric materials have features that eliminated them because of restrictive rules of classification societies and standardization. The paper presents the scope of the rules of classification societies, that eliminates the use of polymers in the construction of warships. In addition, the paper presents a discussion on the need for amendments to the rules, which do not meet the updates

Diagnosing of rotor systems of marine gas turbine engines in nonstationary states

Vibration tests of marine gas turbine engines are performed as researches on-line and off-line types. Systems on-line type generally monitored one or two vibration symptoms, which asses the limited and/or the critical values of parameters and they potentially can warn and/or shutdown engines. Systems off-line types are usually used for vibration analyzing during non-steady state of work. The paper presents comparison of different methods of analyzing vibration symptoms measured under run-up and shut-down processes of marine gas turbine engines. Results of tests were received on gas turbine engine DR76 type of the COGAG type propulsion system. The engine was not fitted with vibration monitoring system. Main goal of researches was qualified of help fulness and unequivocally results received by methods of synchronous measurement, order tracking and auto tracking. All vibration symptoms were chosen from the methodology of the diagnosing gas turbine engines operated in the Polish Navy, called BDS (Base Diagnosing System). Second purpose was estimation of the possibility of implementation presented methods of vibration analyses of gas turbine engines for on-line monitoring system. Application of periodical or on-line diagnostic procedures makes it possible to operate ship propulsion systems in accordance with their current technical state. The realization of the investigations made reliable verification of the investigation results possible

A model of dynamic effect of underwater explosion

Analiza obciążeń występujących w okrętowych liniach wałów wskazuje na obecność istotnych oddziaływań dynamicznych wpływających na niezawodność układu napędowego. Oddziaływanie wybuchu podwodnego może spowodować powstanie nieoczekiwanych wymuszeń w obliczeniach projektowych. W artykule przedstawiono propozycje modelu dynamicznego oddziaływania podwodnej detonacji. Zaprezentowany model matematyczny umożliwia kształtowanie podstawowych parametrów wybuchu podwodnego. Wartości parametrów współosiowości mogą zostać przekroczone chwilowo, a nawet trwale. Pojawiające się drgania powodują zmiany w zakresie dynamiki oraz powstanie prędkości krytycznych drugiego rodzaju, które w efekcie są w stanie szybko zniszczyć układy łożyskowe. Modelowanie oddziaływań dynamicznych może dostarczyć informacji niezbędnych w procesie projektowania dla rozpoznania występujących zagrożeń w układzie napędowym niszczyciela min.Analysis of loads appearing in ship shaft lines indicates presence of significant dynamic effects on reliability of the propulsion system. An underwater explosion can lead to unexpected forces affecting design calculations. The paper presents some proposals for a model of dynamic effect of underwater explosion. The mathematical model presented makes it possible to shape basic underwater explosion parameters. The values of shafting alignment can temporarily, or even permanently, be exceeded. The resultant vibrations cause changes in dynamics and creation of second critical mode, which as a result can quickly destroy bearing systems. Modeling dynamic effects can provide information necessary, in the designing process, to recognize hazards for the propulsion system installed in a mine hunter

Analysis of dynamics gas turbines rotor systems using Order Tracking procedure

W artykule przedstawiono ocenę przydatności metod Order Tracking i Autotracking w analizie sygnałów drganiowych dla diagnozowania układów wirnikowych okrętowych turbinowych silników spalinowych w procesie zimnego rozruchu i wybiegu. Na podstawie uzyskanych rezultatów przedstawiono wnioski dotyczące metodologii drganiowych badań diagnostycznych silników typu DR oraz zakresu przydatności prezentowanych metod w diagnostyce technicznej.The article presents comparison of Order Tracking and Autotracking methods of vibration signals analysis for assessing a technical condition of the rotors system of marine gas turbine engines. Results of tests were registered in run-up and shut-down processes of the turning of rotors system. Comparisons of results enable to present conclusions for application both methods for diagnosing marine gas turbine engines DR type in non-steady states

Determining vibration characteristics in marine turbine engines in transients conditions

W artykule przedstawiono metodę wyznaczania charakterystyk drganiowych okrętowych turbinowych silników spalinowych. Zaproponowano sposób akwizycji danych z pomiarów w stanach nieustalonych oraz metodykę badań procesów drganiowych zachodzących w procesach zimnego i gorącego rozruchu oraz wybiegu wirnika wytwornicy spalin.The paper presents a method for determining vibration characteristics in marine turbine engines. It proposes a way of data acquisition from measurements in transient conditions, as well as methodology for investigating vibration processes occurring under run-up and shut-down engine processes and rotor coasting of gas generator