TM3041 Marint maskineri og systemer

Emnekode: 
TM3041
Studieprogram: 
Bachelor i militære studier - Lederskap med fordypning i maskinfag
Credits: 
10
Studienivå: 
Syklus 1
Undervisningssemester: 
2018 Vår
2019 Vår
2020 Vår
Eksamenssemester: 
2018 Vår
2019 Vår
2020 Vår
Undervisningsspråk: 
Norsk
Om emnet: 

1.1.1.1ensum og litteratur

Skipets geometri og hydrostatikk

  • Framstilling av linjetegning, beregning av hydrostatiske størrelser og koeffisienter
  • Kurveblad / hydrostatiske tabeller, Bonjean kurver, lastemerker
  • Undervannsbåters hydrostatikk, stabilitet, trim og likevektspolygoner.

Intakt og skade stabilitet, overflatefartøyer

  • Tverr- og langskips stabilitet. Lasting, lossing, krengeprøve, vektregnskap
  • Effekt av fri væskeoverflate og skade til sjø
  • Stabilitet ved dokking/grunnstøting
  • Framstilling av GZ kurver fra linjetegning, Dynamisk stabilitet. Militære krav til intakt og skadestabilitet. Havarikontroll.
  • Regler for krigsfartøy. Sjøfartsdirektoratets og klasseselskaps regelverk for handelsfartøy. Gjeldende IMO- konvensjoner (SOLAS, MARPOL og Lastelinje)

Styrke, struktur og skrogvedlikehold

  • Oppbygging av skrogstrukturer, tegningsgrunnlaget for bygging av skroget. Materialvalg
  • Globale og lokale laster på skroget. Belastninger på skrogbjelken i stille vann og for designsjø. Skjærkraft-, moment-, og defleksjons diagrammer
  • Spenningsanalyse av tverrsnitt ved midtstasjonen
  • Knekning av søyler og platefelt
  • Sjokklaster og skipets respons
  • Periodisk besiktigelse og vedlikehold av skroget.
  • Regler for bygging av krigsfartøy, Sjøfartsdirektoratets forskrifter og DNV regelverk for handelsfartøy, klassesystematikk. Internasjonale regelverk, IMO og SOLAS.

Motstand og framdrift

  • Motstandskomponenter. Metoder for beregning av slepemotstand og slepeeffekt. Modellforsøk og prøvetur.
  • Propell og vannjet-teori . Bestemmelse av en propells hoveddimensjoner, propulsjonsvirkningsgrad, kavitasjonsproblematikk- herunder støy fra propulsorer og skrog. Forsøk i kavitasjonstunnel.
  • Hovedoppbygging, virkemåte og karakteristikker til dieselmotorer-, gassturbin,- og dampturbinanlegg samt kombinasjonsanlegg (CODAD, CODOG, CODAG og CODLAG).
  • Forbrenningsmaskiners virkelige prosesser og deres virkningsgrader. Etablering av varmebalanser fra simuleringer og forsøk
  • Luftforbruk. Luftinntaks-, og eksossystemer til marine forbrenningsmaskiner
  • Dimensjonering av motor og propell til gitt skip
  • Kraftoverføring, gir og akselsystemer, karakteristikker, opplagring, oppretting, kritiske turtall, akselvirvling og torsjonspenninger. Typiske feil og skader
  • Klutsjer og koblinger, dimensjonering av press og krympeforbindelser
  • Utmattingsproblematikk for akslinger

Sjøgående egenskaper

  • Fartøyets bevegelser i sjøgang. Møtefrekvens, Response Amplitude Operator (RAO) og bevegelsesspektre. Vurdering av sjøgående egenskaper. Modellforsøk
  • Rullestabilisering, ytelser av ulike anlegg.

Manøvreringsegenskaper

  • Ror og finner. Utforming av skrog og ror i forhold til manøvreringsevnen, modellforsøk av finne.
  • Manøverprøver.
  • Gruntvannseffekter, simulator og modellforsøk.

Prosjektering

  • Prosjektering av fartøyer - fram til byggekontrakt. Livsløpsbetraktninger.
  • Skipsbyggingsmetoder, arbeidsgang på byggeverksted fra kontraktinngåelse til levering.

Sjømilitære fartøys konsepter

  • Fartøystyper aktuelle for Sjøforsvaret og teorien bak disse.

Litteratur

 

  1. Rawson & Tupper, Basic Ship Theory 1 & 2, 5. utgave.
    Butterworth & Heinmann, ISBN: 0-750-6539-65 og -73
  2. Woud & Stapersma, Design of propulsion and electrical power generation systems, IMarEST, ISBN: 1-902536-47-9
  3. Saravanamutto,Rogers, Cohen, Straznicky,  Gas Turbine Theory, 6 utgave
    Pearson/Prentice Hall, ISBN 978-0-13-222437-6
  4. Hans Heinrich Meier-Peter: Compendium Marine Engineering,
  5. Seehafen verlag,  ISBN 978–3-87743-822-0

Utlevert av faglærer:

  • Manual for programvaren, Paramarine -versjon 7, GRC
  • Manual for Kongsberg Neptun lastehåndteringssimulator, VLCC-DH
  • Manual for Autoload  stabilitetsprogram, Nordkapp klassen
  • Utleverte notater og artikler.
  • Utlevert kopi av utvalgte kapitler i regelverk, FLO: NRAR,  DNV: HSLC-NSC samt IMO (SOLAS, MARPOL og Lastelinjekonvensjonen)
  • Utlevert underlag ifm laboratorie- og dataøvelser
Læringsutbytte: 

Kunnskap

Etter endt utdanning har offiseren kunnskap om:

  • marine brennstoffer og smøreoljer, produksjon, parametre, egenskaper, behandling og kontroll ombord samt relaterte driftsproblemer og helse, miljø og sikkerhets forhold
  • sikker operering og drift av marint hovedmaskineri og hjelpesystemer på simulator og i laboratoriet
  • planlegging og tidfesting av klargjøring og vedlikehold av skipstekniske anlegg og systemer
  • skader, feil og vedlikeholdsproblematikk knyttet til emnet
  • kontroll og regulering av marint maskineri
  • detaljkunnskaper om forbrenningsmotorers konstruksjon og virkemåte
  • avgassmålinger fra forbrenningsmaskiner, metoder for reduksjon og behandling, samt utslippsbestemmelser
  • Sjøforsvarets regelverk innen emnet og dets konsepter for vedlikehold og organisering

 

Ferdigheter  

Etter endt utdanning er offiseren i stand til å:

  • operere skipsmaskineri, hoved- og hjelpesystemer på sikker måte i simulator og i laboratoriet
  • gjennomføre målinger, analysere innsamlede data og beregne termiske og mekaniske forhold for hoved- og hjelpemaskineri
  • forstå analyser av brennolje- og kjølevannsprøver
  • beregne massekrefter for oscillerende og roterende systemer samt torsjonspenninger på enkle svingesystemer
  • beregne krefter i kamstyrte og hydrauliske ventilsystemer
  • beregne termodynamiske tilstander i strømningsmaskiner
  • nytte kompressor- og turbinkart for operering av gassturbiner
  • gjennomføre og bearbeide avgassmålinger ift leverandørdata og bestemmelser
  • dimensjonere hydraulisk pumpe/motor for gitt system
  • dimensjonere sentrifugalpumpe for et gitt system
  • treffe valg ift driften og vedlikeholdet av maskineriet ombord

 

Generell kompetanse 

Etter endt utdanning er offiseren i stand til å kommunisere med andre om marint maskineri og systemer om bord på militære og sivile fartøy både muntlig, skriftlig og i et formelapparat.  Offiseren har etablert forståelse for virkemåter, operering og overvåking av hoved- og hjelpemaskineri. Offiseren har et analytisk forhold til driftsdata og driftsproblemer knyttet til maskineriet og kan knytte dette mot drifts- og vedlikeholdsoppgaver.

Praktisk organisering og arbeidsformer: 

Organisering og koordinering

Emnevalget koordineres med Verkstedopplæringen, Skipsteknisk seilas, Matematikk 1 & 2, Fysikk og kjemi, Ingeniørfaglig systemtenkning, Mekanikk, Fluid- og termodynamikk, Matematikk 3, Engelsk, Skips- og motorlære og Maskinkonstruksjon..

Arbeidsmåter

Det skal legges vekt på å bruke eksempler fra tjenesten som illustrasjon av emnet

  • Gjennomgang av pensum med bruk av spørsmål/diskusjoner
  • Regneøvelser og oppgavegjennomgåelse av elev/lærer,
  • Elevframføringer, obligatoriske innleveringer, veiledning og selvstudium.
  • Laboratorieøvelser og simulatorarbeid  
  • Prøver

Arbeidskrav

  • Obligatorisk deltagelse i undervisning
  • Veiledning
  • Obligatoriske innleveringer og prøver
  • Simulatorøvelser/laboratoriearbeid (ca 40t) og godkjente labøvelser 
Evaluering og kvalitetssikring: 

Godkjent fagråd Teknologi, 22.02.2013

Supplerende opplysninger: 

STCW-kode: A-III/1, A-III/2

STCW-funksjon: Maskineri og Kontroll av skipets drift og omsorg for personer om bord på operativt - og ledelsesnivå

Pensum: 

Pensum

  • Brennstoffer, produksjon, parametre, standarder, brennoljeanalyser, lagring og behandling om bord. Brennoljesystemers utforming. Driftsproblematikk og HMS forhold.
  • Smøreoljer, produksjon, krav, additiver, kvaliteter og klassifikasjon. Smøreoljesystemer i forbrenningsmotorer, systemolje og sylindersmøring.
  • Kjølevannssystemer, tilsetninger og analyse av kjølevannsprøver.
  • Hydraulikk, hydrauliske væskers egenskaper, passive og aktive komponenter. Kraftoverføring i hydrauliske systemer, styremaskiner og vridbare propelleranlegg.
  • Systemer for kontroll og regulering av luft/brennstofftilførsel til dieselmotorer, gassturbiner og kjeleanlegg. Energiomsetningshastighet basert på sylindertrykkforløpet. Simulator- og laboratorieøvelser
  • Gassvekslingen for to- og firetaktsmotorer. Krefter ved kam- og hydraulisk  opererte ventilløsninger. Laboratorieøvelse
  • Brennkammerkonstruksjoner for dieselmotorer, gassturbiner og kjeler
  • Operasjon og drift av dieselmaskineri på simulator, saktegående og hurtigløpende motorer med tilhørende hjelpesystemer. Laboratorieøvelser på hurtiggående motorer
  • Avgassmålinger fra forbrenningsmaskiner. Bearbeiding av målte verdier, metoder for reduksjon og behandling. Globale og lokale utslippsbestemmelser. Laboratorieøvelse
  • Marine gassturbiner, radial og aksial kompressorer. Aksial og radial turbiner. Kompressor og turbinkart. Turboladere for dieselmotorer. Laboratorieøvelser
  • Off- design drift av dieselmotorer og gassturbiner. Ytre og indre faktorers betydning. Simulator og laboratorieøvelser
  • Massekrefter og utbalansering av oscillerende og roterende maskineri. Beregning av midlere tangentialkraft fra trykk/vinkelmålinger. Bestemmelse av ujamnhetsgrad og dimensjonering av svinghjul. Torsjonssvingeberegninger av svingesystemer med flere masser. Laboratorieøvelser
  • Militære og sivile regelverk innen emnet
  • Sentrifugalpumper, konstruksjon, dimensjonering, systemkurver, driftskarakteristikker, kontroll og regulering. Væsketransport, sjø-, ferskvann-, ballast- og lastoljesystemer. Laboratorieøvelse
  • Operasjon og drift av kjele og turbinanlegg på simulator
  • Operering og drift av nøytralgassanlegg på simulator
  • Operering og drift av kulde- og ventilasjonsanlegg på simulator og laboratoriet
  • Skademekanismer og feiltyper i maskinerisystemer
  • Vedlikeholdsprinsipper, begreper, terminologi, tilstandskontroll- og inspeksjonsmetoder. Pålitelighetsteknikk med  tilgjengelighetsbegreper. Gjennomgang av Reliability Centered Maintenance (RCM)  og Failure Mode, Effects and Criticality Analysis (FMECA) teknikkene for bestemmelse av vedlikeholdsmetoder
  • Sjøforsvarets/ Forsvarets Logistikk Organisasjons vedlikeholdskonsepter, målsetning, strategi, organisering og anvendte metoder

Litteratur

  1. Terje Almås, Forbrenningsmotorer Del 1 og 2, Kompendier fra Institutt for Marin teknikk, NTNU, 2003
  2. Saravanamutto Rogers, Cohen, Straznicky ,:  Gas Turbine Theory, 6 utgave
    Pearson/Prentice Hall, ISBN 978-0-13-222437-6
  3. G. Fiskaa: Operasjon og drift av maskinerisystemer, Fueltech bøker, ISBN 82-994008-1-3
  4. Woud & Stapersma, Design of propulsion and electrical power generation systems, IMarEST, ISBN: 1-902536-47-9
  5. Hans Heinrich Meier-Peter: Compendium Marine Engineering, Seehafen verlag,  ISBN 978–3-87743-822-0

Utlevert av faglærer:

  • A. Lund & G. Strand: Skipsmaskineri - Drift og Vedlikehold, Kompendium
  • Manualer for Kongsberg Neptun maskinsimulator, modell MC-90V og WJ-22
  • Manual for programmet ”GasTurb” versjon 11, Joachim Kurzke
  • Håndbøker og prosjektveiledninger fra motor og turbinleverandører
  • Utlevert underlag ifm laboratorie- og simulatorøvelser
  • Utlevert kopi av utvalgte regelverk, FLO: NRAR,  DNV: HSLC-NSC samt klassifikasjon veiledninger.
VurderingsformGrupperingVarighetVarighetstypeKarakterskalaAndelJusterende muntligKommentarHjelpemidler
Skriftlig eksamenIndividuell5TimerA-F70 %Not required
MappevurderingIndividuell -A-F30 %Not requiredMappevurderingen består av prøver og obligatoriske innleveringer/laboratorierapporter. Mappekarakter oppgis ved semesterslutt som prosent. Ved sensurering av eksamen har faglærer med mappekarakteren og fastsetter i samarbeid med sensor den endelige karakteren i faget.
Vurderinger:
Vurderingsform:Skriftlig eksamen
Gruppering:Individuell
Varighet:5
Varighetstype:Timer
Karakterskala:A-F
Andel:70 %
Justerende muntlig:Not required
Kommentar:
Hjelpemidler:
Vurderingsform:Mappevurdering
Gruppering:Individuell
Varighet:
Varighetstype:-
Karakterskala:A-F
Andel:30 %
Justerende muntlig:Not required
Kommentar:Mappevurderingen består av prøver og obligatoriske innleveringer/laboratorierapporter. Mappekarakter oppgis ved semesterslutt som prosent. Ved sensurering av eksamen har faglærer med mappekarakteren og fastsetter i samarbeid med sensor den endelige karakteren i faget.
Hjelpemidler:
AktivitetVarighetVarighetstypeKommentar
Forelesninger120Timer
Individuell veiledning15Timer
Individuell105Timer
Forventet arbeidsinnsats:
Aktivitet:Forelesninger
Varighet:120
Varighetstype:Timer
Kommentar:
Aktivitet:Individuell veiledning
Varighet:15
Varighetstype:Timer
Kommentar:
Aktivitet:Individuell
Varighet:105
Varighetstype:Timer
Kommentar: