Naslov Doprinos metodologiji odabira najpovoljnijih statvenih ležajeva brodskoga porivnog sustava : doktorski rad
Autor Ivan Komar MBZ: 291705
Mentor Ivica Šegulja (mentor)
Mentor Nenad Vulić (komentor)
Član povjerenstva Ante Bukša (predsjednik povjerenstva)
Član povjerenstva Ivica Šegulja (član povjerenstva)
Član povjerenstva Nenad Vulić (član povjerenstva)
Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj Sveučilište u Rijeci Pomorski fakultet (Zavod za brodsko strojarstvo i energetiku) Rijeka
Datum i država obrane 2012-01-01, Hrvatska
Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana TEHNIČKE ZNANOSTI Tehnologija prometa i transport Pomorski i riječni promet
Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC ) 629.5 - Tehnika i vrste plovila
Sažetak Tradicionalna i danas najviše zastupljena izvedba statvenih ležajeva vratila brodskog vijka zasniva se na primjeni bijele kovine i gravitacijskom ili prisilnom sustavu podmazivanja ležajeva uljem. Alternativno rješenje je primjena polimernih statvenih ležajeva koji pružaju neke bitne prednosti u odnosu na ležajeve od bijele kovine, a koje se očituju znatnim smanjenjem gubitaka efektivne snage uslijed razvijene topline u ležaju zbog hidrodinamičkog trenja maziva pri istim uvjetima rada (opterećenju ležaja i brzini vrtnje vratila vijka), što rezultira uštedom goriva. Nadalje, polimerni materijali uslijed dobrih svojstava samopodmazivanja i manjeg koeficijenta trenja u usporedbi s bijelom kovinom, pružaju povoljnije radne karakteristike u području mješovitog i suhog trenja koje nastaje prilikom pokretanja i zaustavljanja porivnoga brodskog stroja. Primjenom polimernih ležajeva, podmazivanih morem, eliminirana je i mogućnost onečišćenja morskog okoliša koja je prisutna kod statvenih ležajeva od bijele kovine podmazivanih uljem. U konačnici, prednost upotrebe polimernih statvenih ležajeva rezultira i značajnim financijskim uštedama tijekom cjelovitog perioda službe broda. U radu je napravljena komparativna analiza primjene konvencionalnih brodskih statvenih kliznih ležajeva od bijele kovine i polimernih kliznih ležajeva s gledišta radnih uvjeta pri opterećenju koje je definirano rezultatima proračuna elastične linije vratilnog voda i mjerenjem reakcija statvenih ležajeva u najnepovoljnijim uvjetima (potpuno rastavljen vratilni vod i neuronjeni brodski vijak u toplim uvjetima) kod triju tipova stvarnih brodova. Analizirani su sljedeći brodovi: brod za prijevoz sipkih tereta, kontejnerski brod i tanker, pogonjeni sporohodnim brodskim dizelskim motorom koji su najviše zastupljeni u svjetskoj trgovačkoj floti. Ležaj od bijele kovine radi u hidrodinamičkom režimu podmazivanja. Za određivanje svojstava sloja maziva i nosivosti ležaja poslužila je Reynoldsova diferencijalna jednadžba, koja je za realne uvjete rješavana numeričkom metodom konačnih razlika. Za razliku od bijele kovine, polimerni ležaj radi u elastohidrodinamičkom režimu podmazivanja, kod kojega elastična deformacija kontaktnih površina ima značajan utjecaj na najmanju debljinu stvorenog sloja maziva. Ovaj je režim podmazivanja opisan pomoću Hamrock i Dowson izraza za izračun minimalne debljine sloja maziva pod uvjetima rada ležaja u režimu elastohidrodinamičkog podmazivanja. Polazeći od teorije dostupne u literaturi za modeliranje hidrodinamičkog i elastohidrodinamičkog podmazivanja, razvijen je vlastiti računalni program za proračun HD i EHD režima rada ležaja te radne protoke maziva kroz ležaj. Metoda i modeli izračuna su testirani na osnovi prikupljenih podataka navedenih triju tipova brodova u eksploataciji. Rezultati su pokazali da se primjenom razvijenoga računalnog programa postiže visok stupanj točnosti aproksimacije upotrebom razmjerno jednostavne strukture numeričkog modela. Na kraju je napravljen model odabira ležajeva statvene cijevi sa stajališta cjeloživotnih troškova usporednom analizom ekonomskih učinaka primjene polimernih statvenih ležajeva u odnosu na one od bijele kovine, za period službe broda od 20 godina. Rezultati istraživanja su pokazali da se primjenom polimernih statvenih ležajeva nedvojbeno pridonosi energetskoj učinkovitosti broda i postižu značajne uštede u odnosu na slučaj primjene statvenih ležajeva od bijele kovine.
Sažetak (engleski) Traditional and presently most common design of propeller shaft stern tube bearings is based on the application of white metal and the system of gravitational or forced lubrication of the bearings. An alternative arrangement involves polymer stern tube bearings offering significant advantages over the white metal ones. The advantages include a considerable reduction of the effective power loss resulting from heat generation in the bearings due to hydrodynamic friction of lubricants under identical operating conditions (bearing load and shaft speed), which results in fuel saving. Furthermore, polymer materials have good self-lubricating properties and lower friction coefficient than white metal; therefore they display improved performance in the area of mixed and dry fiction which occurs when starting and stopping the marine propulsion machinery. The application of seawater-lubricated polymer stern tube bearings eliminates the possibility of marine environment pollution which is not the case when using oil-lubricated white metal stern tube bearings. Finally, the use of polymer stern tube results in considerable financial saving during the ship's exploitation period. A comparative analysis of the application of conventional white metal stern tube sliding bearings and polymer stern tube sliding bearings has been made, with regard to operating conditions that are defined by the results of the calculation of the elastic shaft line and by measuring the responses of stern tube bearings under the most adverse conditions (entirely de-coupled shafting and non-immersed propeller in warm conditions) in three types of real ships. The analysis includes the three most common types of vessels in the world seaborne trade – bulk carrier, container ship and tanker – propelled by a slow-speed marine diesel engine. The white metal bearing operates in the hydrodynamic mode of lubrication. The Reynolds differential equation has been used to determine the properties of the lubricant film and the load capacity of the bearing. Approximating the solution to the equation has been carried out by means of a finite difference method. As opposed to white metal, the polymer bearing operates in the elasto-hydrodynamic mode of lubrication where the elastic deformation of the opposing surfaces considerably affects the minimum thickness of the generated lubricant film. The Hamrock and Dowson equation has been used for determining the lubrication film minimum thickness under operating conditions of the bearing in the mode of elasto-hydrodynamic lubrication. Relying on the theories for modelling hydrodynamic and elasto-hydrodynamic lubrication, special software has been developed for calculating the HD and EHD bearing operation mode and the operating flow of lubricant through the bearing. The method and the calculation models have been tested with regard to the data gathered in the above mentioned three types of ships in operation. The results show that the application of the designed software provides a high level of approximation accuracy by using a simple structure of the numerical model. Finally, a model for choosing the stern tube bearings has been made with regard to lifelong costs. A comparative analysis of economic effects has been performed, taking into consideration the application of polymer and white metal stern tube bearings over a period of twenty years of ship operation. The research findings have clearly revealed that the application of polymer stern tube bearings results in the ship's energy efficiency and significant savings when compared to the application of white metal bearings.
Ključne riječi
brodski poriv
statveni klizni ležaj
polimerni ležaj
bijela kovina
hidrodinamičko podmazivanje
elastohidrodinamičko podmazivanje
podmazivanje morem
Ključne riječi (engleski)
ship propulsion
stern tube bearing
polymer bearing
white metal
hydrodynamic lubrication
elasto-hydrodynamic lubrication
seawater lubrication
Jezik hrvatski
URN:NBN urn:nbn:hr:188:505057
Datum promocije 2011
Studijski program Naziv: Pomorstvo Vrsta studija: sveučilišni Stupanj studija: poslijediplomski doktorski Akademski / stručni naziv: doktor/doktorica znanosti, područje tehničkih znanosti, polje tehnologija prometa i transport (dr. sc.)
URL zapisa u katalogu https://libraries.uniri.hr/cgi-bin/ucat/unilib.cgi?form=D1121117072
Vrsta resursa Tekst
Opseg 181 str; 30 cm
Način izrade datoteke Izvorno digitalna
Prava pristupa Zatvoreni pristup
Uvjeti korištenja
Datum i vrijeme pohrane 2017-01-19 17:58:29