• Research dataclose
• Research softwareclose
• Other research productsclose
• Finnish close
• LUTPub close
• European Marine Science close

Tämän diplomityön tarkoituksena on määrittää teknologiset vaihtoehdot lämpöenergian talteenotolle, varastoinnille ja hyödyntämiselle Itämeren alueen avustavalle jäänmurtajalle. Lämpöenergian talteenoton ja varastoinnin tarkoituksena on alentaa polttoaineen kulutusta, päästöjä ja käyttökustannuksia. Kansainvälisen merenkulun päästöjä tulee vähentää 50 % vuoden 2008 tasosta vuoteen 2050 mennessä. Päästötavoitteen saavuttaminen vaatii alusten energiatehokkuuden parantamista sekä vaihtoehtoisten polttoaineiden käyttöönottoa. Dieselmoottorin hyötysuhde on jo lähes 50 %. Suurin osa jäljelle jäävästä energiasta esiintyy lämpöenergiana pakokaasuissa ja jäähdytysvedessä. Tätä lämpöenergiaa voidaan ottaa talteen, varastoida ja hyödyntää aluksen sekä sen eri järjestelmien lämmittämiseen. Jäänmurtajan vaihtelevasta käyttöprofiilista johtuen talteen otettavan lämpöenergian ja sen kulutuksen suhde eivät useimmissa operointitapauksissa ole samanaikaisia. Työssä esitetään laskennallisesti jäänmurtajan lämpötase. Laskennan ja määritettyjen teknologisten vaihtoehtojen perusteella lämpöenergian talteenotto ja varastointi on kannattavaa. The meaning of this Master’s thesis is to evaluate the technologies for waste heat recovery, thermal energy storage and utilization for the assisting Baltic Sea area icebreaker. The meaning of waste heat recovery and thermal energy storage is to reduce fuel consumption, exhaust emissions and operational costs. The emissions from the international shipping should be reduced by at least 50 % by year 2050 compared to year 2008. In order to achieve the goal measures has to be taken. These measures are better energy efficiency and introduction of alternative fuels. The energy efficiency of a modern diesel engine is close to 50 %. Most of the remaining energy is in form of thermal energy in exhaust gases and cooling water. This thermal energy may be recovered, stored and utilized for the heating of the vessel and its systems. An icebreaker operates on varying engine loads and because of this the production and usage of thermal energy is not always concurrently. Based on the calculations in this thesis it is profitable to recover and store thermal energy onboard an icebreaker.

Tutkimuksessa haettiin ratkaisuja yrityksen kunnonvalvontayksikön tarpeisiin ruoripotkurilaitteen laakereista saatavan mittausdatan käsittelyyn ja kuukausiraportoinnin kehittämiseen. Kohdeyrityksenä oli ABB Marine and Ports ja sen kehittämä ruoripotkurijärjestelmä. Tutkimusmetodi perustui triangulaatioon, joka muodostuu kirjallisuuskatsauksesta, asiantuntijoiden Delfoi-haastattelusta ja riskilukuanalyysistä. Käytännön osuus muodostui kohdeyrityksen laivatietokannasta saadun tiedon käsittelystä MATLAB-ohjelmalla. Tulokset jakautuvat kahteen osaan, joista ensimmäinen on laakerin hälytysrajojen suodatusehdot ja toinen automaattisen kuukasiraportin rakenne. Tutkittavia kriittisiä laakerien mittaussignaaleja olivat öljyn vesipitoisuus ja metallipartikkelien määrä öljyssä. Haastattelujen ja kirjallisuudesta löydettyjen lähteiden perusteella molemmille signaaleille luotiin suodatusehdot MATLAB-ohjelmiston avulla. Luotu MATLAB-koodi on pohjana laivakohtaiseen tietokantaan tulevien suodatusehtojen jatkokehitykselle. Kunnonvalvonnan kuukausiraportin rakenne tehtiin mahdollisimman pelkistetyksi, josta näkyvät tarpeelliset mittaussignaalit ja mitattujen signaalien trendien kuvaajat jokaiselle ruoripotkurilaitteelle. Haasteita tutkimuksessa olivat laivoilta saatavassa mittausdatassa esiintyneet eroavaisuudet signaalien yksiköissä ja näytteistys väleissä, sekä anturien epäluotettavat lukemat. Ensimmäinen esille noussut jatkotutkimusaihe on ISO-puhtausluokan aluksilla oleva anturi ja -laboratoriomittauksen eroavaisuuksien tutkiminen. Toinen aihe on käyttöolosuhteiden signaalien riippuvaisuuksien tutkiminen. Kolmas aihe on akselitiivisteiden kunnonvalvonnan liittäminen osaksi laakereiden kunnonvalvontaa. This Master’s Thesis examined the condition monitoring solutions for bearings in propulsion system and the structure of a monthly report generated automatically from vessels sent data. The commissioner of this Thesis was ABB Marine and Ports Condition Monitoring unit. Research Methods of this study consist of three parts; literature review combined to Delphi method interview, Risk Priority Number-analysis and database research with the help of MATLAB. Results achieved are; smart alarm limits for propulsion system bearings and draft of the monthly report’s structure. Studied signals for bearings were water-in-oil and metallic particle concentration in oil. These signals were the most critical to a bearings lifespan. As a result, from interviews and literature research justified smart-alarms and alarm limits were constructed with MATLAB, and carried out to further development. Monthly reports structure was simplified so that it is fast and easy to read while including all the required signals and trend history for each propulsion system. Challenges faced in this study were varying measuring information gained from vessels and corrupted data from bearings sensors. For further research, three different topics aroused; first topic is about signals related to operating conditions and their interaction, second about ISO cleanliness class online measurement versus laboratory measurement and third about condition monitoring development for shaft seals. The goal is to combine shaft seals condition monitoring to already existing bearing condition monitoring by supervising the desired signals and generating smart alarms like in this study.

Tässä kandityössä tutkitaan polymeerikomposiittien käyttökohteita ja käyttöön johtaneita syitä veneteollisuudessa. Työssä on selvitetty veneteollisuuden erityisiä materiaaleihin liittyviä vaatimuksia, sekä polymeerikomposiittien soveltuvuutta veneteollisuuteen. Työstä selviää myös erilaisia polymeerikomposiittien kehityskohteita veneteollisuudessa. Tutkimus on kirjallisuuskatsaus, jonka tietolähteinä käytetään painettua kirjallisuutta, sekä julkisia internetistä löytyviä artikkeleita ja valmistajien kotisivuja. Tutkimuksessa tutkitaan pääasiassa alle 24-metrisiä veneitä, sillä sitä suurempia aluksia voidaan pitää jo laivoina. Tutkimuksessa selvisi, että polymeerikomposiitit ovat erittäin suosittu materiaali veneteollisuudessa, mutta polymeerikomposiiteilla on kuitenkin vielä kehitys tarpeita. Työn tuloksena löydettiin veneteollisuuteen sopivien polymeerikomposiittien tärkeitä ominaisuuksia, sekä käyttökohteita. This bachelor’s thesis investigates the applications of polymer composites and the reasons behind the use of polymer composites in the boat industry. The research explains what is required from materials in boat industry, and how polymer composites suite the boat industry applications. The work also reveals development needs for polymer composites in the boat industry. The study is a literature review in which printed literature as well as public articles and manufacturers' websites are used as sources. The study focuses on boats less than 24 long in length, as larger ones can already be considered ships. The study found that polymer composites are already a very popular material in the boat industry, but polymer composites still have development needs in the industry. As a result of this study, important properties, and applications for polymer composites in boat industry were found.