AKADEMIA MORSKA w GDYNI WYDZIAŁ MECHANICZNY

Transkrypt

1 AKADEMIA MORSKA w GDYNI WYDZIAŁ MECHANICZNY Nr 6 Przedmiot: Okrętowe silniki tłokowe I, II Kierunek/Poziom kształcenia: Mechanika i budowa maszyn Forma studiów: Studia stacjonarne i niestacjonarne drugiego stopnia Profil kształcenia: praktyczny Specjalność: Eksploatacja siłowni okrętowych (ESO 2) Semestr ECTS Liczba godzin w tygodniu Liczba godzin w semestrze W C L P S W C L S II E IV 1 0,5 5 Razem w czasie studiów: 65 Wymagania wstępne w zakresie wiedzy, umiejętności i innych kompetencji (jeśli dot. przedmiotu) 1. Podstawowa wiedza z zakresu takich przedmiotów jak: nauka o materiałach, termodynamika techniczna, mechanika, wytrzymałość materiałów i podstawy konstrukcji maszyn 2. Program musi być zgodny z programem kursu na oficera mechanika wachtowego (poziom operacyjny - tab.5.3.1) Cele przedmiotu 1. Celem przedmiotu jest przekazanie wiedzy i umiejętności w zakresie budowy i zasady działania okrętowych silników tłokowych, niezbędnych do bezpiecznej ich eksploatacji Efekty kształcenia dla całego przedmiotu (EKP) po zakończeniu cyklu kształcenia: Symbol Po zakończeniu przedmiotu student potrafi: Odniesienie do kierunkowych efektów kształcenia EKP1 EKP2 EKP3 EKP4 EKP5 opisać budowę i zasadę działania okrętowych silników tłokowych; scharakteryzować procesy: wymiany ładunku, doładowania, wtrysku i spalania uwzględniając ich wpływ na parametry pracy silnika, w tym skład spalin (wpływ na środowisko naturalne) analizować obiegi teoretyczne i rzeczywiste silników tłokowych; obliczać podstawowe energetyczne i ekonomiczne wskaźniki pracy silnika omówić budowę, wykonanie i materiały najważniejszych elementów konstrukcyjnych okrętowych silników tłokowych przygotować do ruchu, uruchomić, nadzorować podczas pracy i zatrzymać silnik okrętowy; wykonać podstawowe czynności wchodzące w zakres regulacji statycznej silników okrętowych mierzyć podstawowe parametry pracy silnika okrętowego, analizować zmiany ich wartości i formułować wnioski diagnostyczne, korzystać ze źródeł literaturowych, baz danych, innych źródeł informacji; dokonuje interpretacji informacji, formułuje opinie i wnioski K_W02; K_W03; K_U01; K_U13; K_K02 K_W01; K_W08; K_U17 K_W03; K_W05; K_W09 ; K_U01; K_U22 K_W04; K_U01, K-U05, K_U16; K_U17; K_U19; K_U20; K_U22 K_W04; K_W08; K_U08; K_U09; K_U13; K_U17

2 EKP6 EKP7 wykonywać wykresy indykatorowe indykatorami mechanicznymi; obsługiwać indykatory typu elektronicznego; analizować zmiany wykresów i formułować wnioski diagnostyczne pracować w grupie przyjmując w niej różne role, rozumie zasady współpracy; potrafi kierować małym zespołem przyjmując K_W04; K_W08; K_U08; K_U09; K_U13; K_U17 K_K05; K_K07 odpowiedzialność za efekty jego pracy K_W02, K_U08; K_K05 symbole efektów kształcenia dla kierunku (W-wiedza, U-umiejętności, K-kompetencje społeczne) Treści programowe: Semestr II Lp. Zagadnienia 1. Wiadomości wstępne: a) podział silników spalinowych, b) zasada działania tłokowego silnika spalinowego dwusuwowego i czterosuwowego, c) ogólny opis budowy tłokowego silnika spalinowego (układ korbowy, kadłub i głowica, rozrząd, układ zasilania, układ chłodzenia, układ smarowania). Liczba godzin Odniesienie W C L/P do EKP dla przedmiotu 2 2 EKP1 2. Wytwarzanie, zapłon i spalanie mieszanki paliwowo-powietrznej. 2 EKP2 3. Czynności obsługowe silnika spalinowego (napęd główny i pomocniczy): a) przygotowanie do ruchu, b) obsługa w czasie pracy, c) obsługa w czasie manewrów, d) zatrzymanie silnika. 4 EKP4 4. Obiegi porównawcze (teoretyczne): a) rodzaje obiegów porównawczych, b) wskaźniki pracy obiegu porównawczego. 5. Obiegi rzeczywiste: a) wykres indykatorowy, b) ładowanie (przebieg, parametry, ustawienie rozrządu, wpływ prędkości i obciążenia), c) sprężanie (przebieg, parametry), d) tworzenie mieszaniny palnej (rozpylenie paliwa, parowanie i mieszanie z powietrzem, e) spalanie (opóźnienie samozapłonu, fazy spalania, szybkość spalania, maksymalne ciśnienie spalania), f) rozprężanie (przebieg, parametry), g) wydech (przebieg, faza wydechu, parametry). 6. Wskaźniki pracy silnika: a) definicje i sposoby określenia: momentu obrotowego, prędkości obrotowej, średniego ciśnienia indykowanego i użytecznego, mocy indykowanej i użytecznej, sprawności indykowanej, mechanicznej i ogólnej, jednostkowego zużycia paliwa i ciepła, b) bilans cieplny i wykres Sankeya silnika okrętowego, porównanie rzeczywistego i teoretycznego obiegu pracy silnika. 7. Charakterystyki silników okrętowych: a) charakterystyki w funkcji prędkości obrotowej, b) charakterystyki w funkcji obciążenia, c) charakterystyki regulacyjne, d) charakterystyki specjalne. 8. Doładowanie: a) podstawy procesów doładowania, b) istota i sposoby realizacji procesów doładowania, c) wykorzystanie energii spalin wylotowych: system impulsowy i stałociśnieniowy, porównanie obu systemów, d) chłodzenie powietrza doładowującego, budowa chłodnicy, wykraplanie pary wodnej i sposoby jej oddzielania od powietrza 2 EKP2 2 2 EKP2 2 2 EKP5; EKP6 2 EKP1 2 2 EKP1

3 zasilającego silnik, e) turbosprężarka - ogólna budowa, rozwiązania techniczne, technologie ich wykonywania i materiały konstrukcyjne, f) okoliczności wystąpienia zjawiska pompowania turbosprężarki, sposoby zapobiegania i usuwania ich przyczyn. 9. Budowa, wykonanie i materiały podstawowych elementów kadłuba: 2 EKP3 a) podstawa, b) skrzynia korbowa, c) blok cylindrowy, d) tuleja cylindrowa, e) głowica, łożyska główne, f) silniki rzędowe i w układzie V, śruby ściągowe. 10. Budowa, wykonanie i materiały podstawowych elementów układu 2 2 EKP3 korbowego: a) tłoki, b) sworznie tłoka, c) pierścienie tłokowe, d) trzon tłoka, e) wodzik, korbowód, f) wał korbowy, g) łożyska układu korbowego, h) chłodzenie tłoków - wpływ intensyfikacji chłodzenia na budowę konstrukcyjną podzespołów. 11. Budowa i działanie zaworowego mechanizmu rozrządu: 2 EKP3 a) elementy układu rozrządu: krzywka, popychacz, laska popychacza, dźwignia zaworowa, zespół zaworu grzybkowego ze sprężyną, b) charakterystyka sprężyny zaworowej, c) hydrauliczny układ napędu zaworu wylotowego, d) pojęcie luzu zaworowego i jego nastawa. 12. Instalacja wtryskowa paliwa: 1 2 EKP3, EKP4 a) zasada sterowania dawką paliwa, b) wpływ rozwiązania sterowania przelewem paliwa na właściwości pracy silnika okrętowego, c) budowa i działanie pomp wtryskowych (z zaworkiem przelewowym, z tłoczkiem pokrętnym - Boscha), d) budowa wtryskiwaczy - do pracy na paliwie lekkim (olej napędowy) i ciężkim (olej opałowy), e) ciśnienie początku otwarcia iglicy wtryskiwacza - zasada nastawy wymaganej wartości, przewody wysokociśnieniowe paliwa. 13. Instalacja chłodzenia silnika: 1 EKP1, EKP4 a) istota chłodzenia i zadanie czynnika chłodzącego, b) instalacja chłodzenia tłoków, c) parametry czynników chłodzących, d) instalacja chłodzenia wtryskiwaczy. 14. Instalacja olejenia silnika: 2 EKP1, EKP4 a) określenie funkcji oleju w silniku (chłodzenie, smarowanie, ochrona przed korozją), b) opis pracy instalacji olejenia silnika. 15. System rozruchu i sterowanie pracą silnika: 2 2 EKP4 a) zasady tworzenia momentu napędowego w czasie rozruchu pneumatycznego (obieg cieplny rozruchu pneumatycznego), działanie elementów w pneumatycznej instalacji rozruchu, działanie rozdzielacza i zaworu rozruchowego, b) zasady przesterowania wału korbowego w czasie rozruchu w dwóch kierunkach obrotów silnika (nawrotność), c) omówienie zabezpieczeń wbudowanych w system sterowania silnikiem, d) opis współdziałania układu sterowania podczas manewrowania silnikiem. 16. Mechanika układu korbowego: 2 EKP1, EKP5

4 a) równanie ruchu elementów układu korbowego, b) siły bezwładności i zasada ich wyrównoważenia, c) przykłady wyrównoważenia sił i momentów bezwładności w silnikach wielocylindrowych, d) zasada budowy i działanie koła zamachowego, e) drgania skrętu wału korbowego - określenie stopnia bezpieczeństwa określonego przypadku rezonansu drgań skrętnych, f) tłumiki drgań skrętnych - budowa, działanie i zalecenia eksploatacyjne, 17. Zasady obsługiwania i użytkowania silników okrętowych: a) diagnostyka procesu spalania i wtrysku paliwa, b) wykorzystanie wykresów funkcji diagnostycznych w zależności od kąta obrotu wału korbowego, c) diagnostyka stanu tulei cylindrowej, pierścieni i tłoka, określenie parametrów roboczych silnika, d) typowe temperatury i ciśnienia czynników roboczych, wyznaczanie czasu eksploatowania elementów silnika. 18. Budowa i działanie silników dwupaliwowych (paliwo ciekłe i gazowe. 19. Toksyczność spalin wylotowych: a) określenie toksyczności spalin: tlenki azotu, niespalone węglowodory, tlenki węgla, niespalone cząstki stałe, b) metody pomiaru i jednostki poszczególnych składników toksyczności spalin, c) pomiar zadymienia spalin oraz możliwości jego racjonalnego korzystania w eksploatacji silników. 20. Wpływ zastosowania paliw ciężkich na konstrukcję i eksploatację silników okrętowych. 21. Obliczanie średniego ciśnienia indykowanego z wykresu indykatorowego: a) moc indykowana, efektywna, tarcia, b) straty energetyczne wylotowe i chłodzenia, c) sprawność mechaniczna, d) stopień sprężania, e) wykonywanie wykresów indykatorowych na różnych silnikach - rodzaje wykresów indykatorowych, f) praktyczne wykonywanie takich wykresów, g) omówienie zalet wykresów "miękkiej" sprężyny i wykresów rozwijanych ręcznie, h) indykowanie silników metodami elektronicznymi, zasada działania takich urządzeń, i) wyznaczanie średniego ciśnienia indykowanego, mocy indykowanej, j) błędy przy obliczaniu mocy indykowanej, k) przebiegi ciśnienia spalania dla silników dwusuwowych i czterosuwowych, wolnoobrotowych i szybkoobrotowych, l) ocena procesu spalania przy wykorzystaniu przebiegów indykatorowych, m) fazy spalania. 3 4 EKP5,EKP6 1 EKP1 1 EKP1, EKP5 1 EKP1, EKP4 4 EKP2,EKP6 EKP7 Semestr IV Lp. Zagadnienia Liczba godzin W Ć S 1. Charakterystyka silnika tłokowego napędu głównego danego statku 1 2. Analiza wybranych cech konstrukcyjnych silnika napędu głównego 2 3. Analiza wykresów indykatorowych sporządzonych na statku 1 4. Charakterystyka okrętowych silników tłokowych elektrowni danego 1 statku Odniesienie do EKP dla przedmiotu

5 Metody weryfikacji efektów kształcenia /w odniesieniu do poszczególnych efektów/: Symbol EKP Test Egzamin ustny Egzamin pisemny Kolokwium Sprawozdanie Projekt Prezentacja Zaliczenie praktyczne Inne EKP1 EKP2 EKP3 EKP4 EKP5 (sem) EKP6 EKP7 Kryteria zaliczenia przedmiotu: Semestr Ocena pozytywna (min. dostateczny) Student uzyskał zakładane efekty kształcenia. Uczęszczał na wykłady. Wykład: zaliczenie - kolokwium z wykładu Laboratoria: Wykonanie i zaliczenie, zgodnie z harmonogramem, wszystkich ćwiczeń II laboratoryjnych po złożeniu sprawozdań. Ocena końcowa średnia z ocen za wiadomości teoretyczne, z pracy w laboratorium, ze sprawozdań. Ocena do indeksu po pozytywnym zaliczeniu 2 form zajęć z oceną średnią z otrzymanych ocen z wykładu i laboratorium. Student uzyskał zakładane efekty kształcenia. Uczęszczał na seminarium. IV Ocena do indeksu po pozytywnym zaliczeniu seminarium na podstawie przygotowanej prezentacji i aktywności. Uwaga: student otrzymuje ocenę powyżej dst., jeżeli uzyskane efekty kształcenia przekraczają wymagane minimum. Nakład pracy studenta: Szacunkowa liczba godzin na Forma aktywności zrealizowanie aktywności W, C L P S Godziny kontaktowe Czytanie literatury 20 Przygotowanie do zajęć laboratoryjnych, projektowych Przygotowanie do egzaminu, zaliczenia 10 Opracowanie dokumentacji projektu/sprawozdania 10 Uczestnictwo w zaliczeniach i egzaminach 4 Udział w konsultacjach 2 Łącznie godzin Liczba punktów ECTS Sumaryczna liczba punktów ECTS dla przedmiotu 5 Obciążenie studenta związane z zajęciami praktycznymi Obciążenie studenta na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich =65 2 ETCS =71 3 ETCS

6 Literatura: Literatura podstawowa 1. Piotrowski I., Witkowski K.: Okrętowe silniki spalinowe. TRADEMAR, Gdynia Włodarski J.K., Witkowski K.: Okrętowe silniki spalinowe. Podstawy teoretyczne. Akademia Morska w Gdyni, 2006 Literatura uzupełniająca 1. Woodyard D.: Marine diesel engine and gas turbines. Elsevier Ltd, GB, first edition 1984, reprinted Stinson K.W.: Diesel engineering handbook. Business Journals, INC, Norwalk, US of America, 1990 Prowadzący przedmiot: Tytuł/stopień, imię, nazwisko 1. Osoba odpowiedzialna za przedmiot: Dr inż. Kazimierz Witkowski 2. Pozostałe osoby prowadzące zajęcia: Dr inż. Stefan Kluj Dr inż. Wojciech Gałecki Dr hab.inż. Stanisław Polanowski Dr inż. Jerzy Krefft Jednostka dydaktyczna Objaśnienie skrótów: W zajęcia audytoryjne, Ć ćwiczenia, L laboratorium, P projekt, S seminarium E egzamin ECTS - (ang. EuropeanCredit Transfer System) - punkty zdefiniowane w europejskim systemie akumulacji i transferu punktów zaliczanych jako miara średniego nakładu pracy osoby uczącej się, niezbędnego do uzyskania zakładanych efektów kształcenia Konwencja STCW (ang.standards of Training, Certification and Watchkeeping) - międzynarodowa konwencja o wymaganiach w zakresie wyszkolenia marynarzy, wydawania świadectw oraz pełnienia wacht. Data aktualizacji: r.