An investigation of shaft line torsional vibration during ice impacts on PSRV's
Date
2017-03
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: In order to estimate the forces exerted on ship propellers during ice navigation,
the rotational dynamics of the propulsion system need to be accurately modelled.
The direct measurements of propeller loads of ships during ice navigation
is challenged by the harsh operating environment. Indirect measurements are
therefore performed on the shaft line of such ships to estimate propeller loads
through an inverse problem. Three case studies are presented, namely open
water, cavitation and ice navigation. The maximum torque loading on the
shaft occurred during ice navigation and the maximum thrust case during
cavitation. Ice-induced moments on the SAA II propeller were determined
from shaft line measurements using inverse methods, whereby the maximum
ice load was found to be 941 kNm. Estimated load profiles for navigation in
the Arctic and Antarctica are presented using rainflow counting techniques.
The aim of the present research was to perform data-driven modelling of the
rotational dynamics of the shaft line to aid future design of ice going vessels.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Ten einde die kragte op ’n skip se aandrywingstelsel te bepaal, moet die rotasionele dinamika van die stelsel gemodelleer word terwyl die skip vaar. Tydens ysnavigasie is die direkte bepaling van skroeflaste van skepe uitdagend weens die ruwe operasionele omgewing. Om skroeflaste te bepaal word indirekte metings op die dryfaste van sulke skepe uitgevoer. ’n Inverse probleem moet opgelos word om die beraamde skroeflaste te bepaal. Drie gevallestudies word aangebied, naamlik oop water, kavitasie en ysnavigasie. Die maksimum wringkrag is gedurende ysnavigasie en die maksimum stukrag gevalle is gedurende kavitasie gemeet. Die wringkrag weens ysimpakte op die SAA II skroef is bepaal deur dryfas-metings en die daaropvolgende inverse metodes. ’n Maksimum yslading van 941 kNm is bepaal. Geraamde lasprofiele vir navigasie in die Arktiese see en Antarktika word aangebied deur gebruik te maak van reënval-tellingstegnieke. Die doel van die huidige navorsing behels die toepassing van data gedrewe modellering op die rotasionele dinamika van die dryfas tot voordeel van die ontwerp van ysnavigasie skepe in die toekoms.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Ten einde die kragte op ’n skip se aandrywingstelsel te bepaal, moet die rotasionele dinamika van die stelsel gemodelleer word terwyl die skip vaar. Tydens ysnavigasie is die direkte bepaling van skroeflaste van skepe uitdagend weens die ruwe operasionele omgewing. Om skroeflaste te bepaal word indirekte metings op die dryfaste van sulke skepe uitgevoer. ’n Inverse probleem moet opgelos word om die beraamde skroeflaste te bepaal. Drie gevallestudies word aangebied, naamlik oop water, kavitasie en ysnavigasie. Die maksimum wringkrag is gedurende ysnavigasie en die maksimum stukrag gevalle is gedurende kavitasie gemeet. Die wringkrag weens ysimpakte op die SAA II skroef is bepaal deur dryfas-metings en die daaropvolgende inverse metodes. ’n Maksimum yslading van 941 kNm is bepaal. Geraamde lasprofiele vir navigasie in die Arktiese see en Antarktika word aangebied deur gebruik te maak van reënval-tellingstegnieke. Die doel van die huidige navorsing behels die toepassing van data gedrewe modellering op die rotasionele dinamika van die dryfas tot voordeel van die ontwerp van ysnavigasie skepe in die toekoms.
Description
Thesis (MEng)--Stellenbosch University, 2017.
Keywords
Ice strengthened vessels, Eccentric loads, Ice-induced propeller loads, Torsion balances, UCTD, Ice navigation