Dieselsähköisen laivan pyörimisnopeussäädettyjen voimansiirtokonseptien mallinnus ja vertailu

Tässä työssä tutkitaan eri voimansiirtokonseptien vaikutusta referenssitapauksen polttomoottorivoimalaitoksen energiatehokkuuteen ja polttoaineenkulutukseen staattisessa tilan-teessa. Referenssitapaukseksi on valittu ulkomerellä toimiva huoltoalus. Työssä esitellään dieselsähköisen laivan voimansiirtokonseptien toteutusvaihtoehtoja ja luodaan katsaus valittuihin generaattoreihin sekä taajuusmuuttajiin. Voimansiirtokonseptien hankintahintaa arvioidaan saatujen hintatietojen ja aikaisempien tutkimusten avulla. Lisäksi konseptien energian- ja polttoaineenkulutusta arvioidaan vuositasolla staattisessa tilanteessa. Perinteiselle kiinteän pyörimisnopeuden toteutukselle löydettiin haastajia sekä konseptien kuluttaman energian, että polttoaineen kannalta tarkasteltuna. Lisäksi työssä muodostetaan referenssialusta vastaava yksinkertainen simulointimalli, jolla voidaan arvioida voimalaitoksen tehohäviöitä sekä polttoaineenkulutusta eri ajotavoilla. Simulointimallilla tutkitaan myös energiavaraston tuomia etuja lisäämällä energiavarasto malliin. Mallia simuloitiin paikoitusajossa ilman energiavarastoa, sekä sen kanssa. Energiavaraston avulla saavutettiin merkittävät polttoainesäästöt.

Merivoimien apualuksen propulsiojärjestelmä ja sen kehitysmahdollisuudet

Suomen merivoimien aluskalustoon kuuluu taistelualuksia ja apualuksia. Apualukset ovat välttämättömiä huollon ja kuljetusten välineitä, minkä vuoksi niiltä edellytetään ympärivuotista, luotettavaa ja taloudellista suorituskykyä. Apualusten suorituskykyyn vaikuttaa olennaisesti niiden propulsiojärjestelmä. Apualuksen propulsiojärjestelmälle merivoimat eivät ole asettaneet erityisvaatimuksia. Järjestelmävalinnat ja tehojen kartoittaminen on tehty aluskohtaisesti uutta alusta suunniteltaessa. Nykyisten apualusten propulsiojärjestelmissä epäillään olevan puutteita tehon ja järjestelmävalintojen osalta. Tämä tutkielma selvittää apualuksen propulsiolle asetettavat vaatimukset ja esittelee järjestelmän mitoitukseen käytettävät laskukaavat. Tutkielma ottaa myös kantaa apualuksen propulsiojärjestelmän valintaan sekä järjestelmän ominaisuuksiin. Esimerkkeinä on käytetty Valas ja Pansio luokan aluksia, joiden järjestelmiin esitetään kehitysehdotuksia. Tutkielma rakentuu apualusten ja propulsion perusteille. Apualusten perusteissa etsitään propulsorin valintaan vaikuttavia seikkoja. Propulsiota tarkastellaan laitevalintojen ja mitoituksen kannalta. Nämä perusteet yhdistämällä saadaan vaatimukset apualuksen propulsorille, jonka osien valintaa ja mitoitusta tarkastellaan tutkimuksen loppupuolella. Tutkielman pääongelma on: Millainen on ihanteellinen propulsiojärjestelmä nykypäivän apualukselle? Tutkielma pyrkii hahmottamaan lukijalle, mitä asioita tulee ottaa huomioon suunniteltaessa apualuksen propulsiota. Tutkielman aineistona ovat olleet propulsiota ja hydrodynamiikkaa käsittelevät teokset, propulsiojärjestelmän osia koskevat teokset sekä merivoimien aiheeseen liittyvät oppaat ja ohjeet. Tutkielmassa on käytetty kolmea tutkimusmenetelmää: kirjallisuusselvitystä, matemaattista analyysia sekä vertailua. Tutkimusstrategiana on tapaustutkimus. Tutkielman teorian ja laskennan tukemana merivoimien apualukselle soveltuu parhaiten perinteinen potkuripropulsiojärjestelmä keskinopealla dieselmoottorilla sekä kiinteälapaisella potkurilla. Järjestelmä on edullinen, luotettava ja taloudellinen. Apulaitteeksi alukselle tulee asentaa keulapotkuri, jonka käyttöjärjestelmistä parhaaksi on todettu dieselsähköinen järjestelmä. Propulsiojärjestelmien tehot ovat nykyisissä aluksissa liian alhaisia. Heräte ja meluominaisuuksiltaan nykyiset apualukset ovat sopivia tehtäviinsä, mutta alusten äänieristystä voitaisiin kehittää entisestään.

Keskitehoestimaattorin lisääminen diesel-sähköiseen hybridijärjestelmään

Nykyajan jatkuvasti kiristyvät päästörajoitukset ja ilmastonmuutoksen uhka ovat ajavia voimia kehittämään voimalaitosten tekniikkaa energiatehokkaampaan ja ympäristöystävällisempään suuntaan. Polttomoottoritekniikan parantaminen on tärkeä osa tätä kehitystä, mutta jo nykyisiä moottoreita voitaisiin ajaa energiate-hokkaammin käyttämällä akustoa ja älykästä säätöjärjestelmää apuna. Työssä tutkitaan simulaatioiden avulla voidaanko ulkomerellä toimivan huolto-aluksen energiatehokkuutta parantaa muokkaamalla sen tehon tuottoa keskitehoes-timaattorin ja akuston avulla.