Gemi dizel motor test yataklarının analitik modellenmesi

Abstract

Bu tez; motor test yataklarının tasarımı için analitik bir modelin geliştirilmesini amaçlamaktadır. Bütün sistem; dinamik kuvvetlerin neden olduğu harmonik titreşimler, statik ve dinamik kuvvetlerin büyüklükleri, dinamometre, motorun sabit ve hareketli parçaları, alt ve üst yatak parçaları, yatağın beton özellikleri, alt ve üst yatak tablaları arasındaki yaylar, motor ve dinamometrenin yatak üzerindeki konumu, ağırlık merkezleri vb. birçok husus dikkate alınarak modellenmiştir. Bu tez çalışması 4 ana adımdan oluşmaktadır: Başlangıçta, motor yatakları üzerinde yoğunlaşılmış ve motor yataklarının genel karakteristikleri, boyutları, farklı kesit görünüşleri, beton özellikleri, ağırlık merkezleri ve üzerine oturdukları yerin karakteristikleri ve toprak zeminin özellikleri üzerine bilgiler verilmiştir. İkinci bölümde, dinamik kuvvetler (yanma odasında piston kafası üzerine etkiyen maksimum gaz basıncı) ve dinamik yükler (motorun sabit ve hareketli parçaları, hareketli parça kütleleri, ataletleri, dönen ve doğrusal hareket eden kütlelerin oluşturduğu kuvvetler) değerlendirilmiştir. Üçüncü bölümde, analitik model oluşturulmuştur. Test yatağı; bir çift yay ve kütle sistemi ile modellenmiştir. Zeminin yay gibi davrandığı kabul edilmiştir. Sisteme ait titreşim modeli, iki serbestlik dereceli olarak oluşturulmuştur. Bir serbestlik dereceli titreşime ait modelleme esasları da işbu tez çalışmasını daha anlaşılır kılmak ve konu bütünlüğü sağlamak amacıyla teze dahil edilmiştir. Son aşamada, test yatağının (yatak + motor + dinamometre) matematik modelinin çözümüne geçilmiş, elde edilen sayısal sonuçlar değerlendirilmiş, tartışmalar ve yorumlar sonuç kısmında verilmiştir. Motor test yatağının dinamik dayanım ve titreşim hesaplamalarında kullanılan data Deniz Kuvvetlerine ait gemilerdeki dizel motorlardan seçilmiştir. Yatağa ait teknik özellikler ise İstanbul Askeri Tersanesi'nden elde edilmiştir.

This thesis aims to develop an analytical model for designing the foundation of engine test stands. The whole system was modelled by including the harmonic variation of the dynamic forces , the magnitudes of the forces, the constant and the moving parts of the engine and the dynamometer, foundation lower slab and upper slab, concrete properties of the foundation, the springs between the foundation slabs, location of the engine and dynamometer on the foundation, gravity centers etc. This study consists of four main steps. At first, the engine foundations is focused, and its general characteristics, dimensions, sectional views, concrete properties, gravity centers, ground characteristics and soil properties are evaluated. So a static endurance capability and strength calculations are overcome. Secondly, the dynamical forces (maximum gas pressure inside the combustion bowl and acting onto the piston crown area) and dynamical loads (fixed and moveable parts of the engine, their masses, inertia, rotating and linear moving mass forces) are evaluated. At further step, analytical model was formed. The test stand is then modelled by a pair of spring and mass system. Vibrations model is utilized by two degrees of freedom. One degree of freedom system is also explained in the thesis to be talented the study. At final step, solution of the mathematical model about the test stand (foundation + engine + dynamometer) is discussed and concluded. Data of the test engine are supplied from several propulsion engines of the Turkish Navy. Technical properties of the foundation are obtained from the Istanbul Military Shipyard.