Azimuth thrusterin rungon lujuustekninen tarkastelu

Työssä perehdyttiin azimuth potkurilaitteen rakenteelliseen kestävyyteen vaikuttaviin seikkoihin. Työn tavoitteena oli tutkia eri rakenneratkaisuja ja yksityiskohtia sekä niiden vaikutusta koko potkurilaitteen toimintaan. Potkurilaitteiden lujuustekninen tarkastelu sisälsi rakenteen eheyden tarkistuksen mekaanisten kuormitusten alla kuin myös värähtelykäyttäytymisen tutkimisen. Tarkastelun pääsääntöinen kohde oli potkurilaitteen alarunko, eli laivan ulkopuolelle jäävä osa. Diplomityö oli osa kahden uuden potkurilaitteen kehitysprojektia. Projektissa esiin tulleita rakennemuutoksia vertailtiin vanhoihin, jo toteutettuihin rakenneyksityiskohtiin. Lisäksi tutkittiin olemassa olevien rakenneratkaisujen hyödyntämistä uusissa laitteissa. Huomiota kiinnitettiin myös hitsien muotoiluun ja näiden mitoituskäytäntöihin. Rungon ehyyttä koskevat laskelman ovat hyvin pitkälti suoritettu elementtimenetelmää apuna käyttäen. Elementtimenetelmää varten luotiin useita malleja kattaen kokonaisia potkurilaittee runkoja kuin myös sen yksittäisiä osia. Elementtimenetelmän avulla saatuja tuloksia vertailtiin käytettävissä oleviin mittaustuloksiin. Työssä havaittiin potkurilaitteen rungon mitoittavaksi tekijäksi staattisessa tilanteessa muodostuvan voimansiirtolinja ja siinä sijaitsevien hammaspyörien siirtymät. Tämän seurauksena rungon taipumat ovat määräävämpiä geometrian kannalta kuin materiaalien sallitut jännitykset.

In this thesis, attention is paid to structural integrity of azimuth thrusters housings and to things that has a contribution to it. One of the goals of this thesis was to explore different structural arrangements and details and their affect to the operation of thrusters. Strength assessment included an integrity check of thruster housing under mechanical loads as well as a study of thruster's modal vibration behaviour. Main focus in analysis was lower housings of thrusters, which is the part that is visible outside of ships hull. This master’s thesis was part of the development project of two new thrusters. New structural arrangements that came up in the project were compared to existing ones. Also, utilisation of existing details in new construction was studied. Some attention was paid to designing and dimensioning of welded joints. Thrusters integrity check, in general, was carried out with the finite element method. Several finite element models were created, including whole lower housings of thrusters as well as smaller structural details. Results, obtained from finite element analysis, were compared to the measured ones in case they were available. As analysis were carried out, it became obvious that displacement of power transmission shafts and gears sets limits to thruster housing under static loads. Due this fact, dimensions of thrusters have to be selected with respect to deflections rather than permissible stresses.