6ο Εξάμηνο ΝΜΜ

Δυναμική επιπλεόντων στερεών σωμάτων. Συστήματα συντεταγμένων. Εξισώσεις κίνησης όταν το σύστημα συντεταγμένων έχει ιδίαν κίνηση. Γραμμικοποίηση. Αδρανειακοί συντελεστές. Υδροστατικοί συντελεστές. Μητρωική μορφή δυναμικών εξισώσεων του πλοίου. Αλληλεπίδραση ταλαντευόμενων επιπλεόντων στερεών σωμάτων και κυματισμών ελεύθερης επιφάνειας. Μαθηματική διατύπωση του προβλήματος. Το μακράν κυματικό πεδίο. Προβλήματα περίθλασης και ακτινοβολίας. Υδροδυναμικές φορτίσεις. Πρόσθετες μάζες και αποσβέσεις επιπλεόντων σωμάτων. Μέθοδοι υπολογισμού. Προγράμματα Η/Υ. Γραμμικοποιημένες εξισώσεις κίνησης στο πεδίο συχνοτήτων. Συντελεστές απόκρισης. Συγκρίσεις με πειραματικά αποτελέσματα. Υδροδυναμικές εξισώσεις όταν το σύστημα συντεταγμένων έχει ιδίαν κίνηση. Μη-γραμμικές συνθήκες ελεύθερης επιφάνειας. Μόνιμο και μη-μόνιμο κυματικό πεδίο. Γραμμικοποίηση και απλές λύσεις. Κυματισμοί ελεύθερης επιφάνειας ως προς κινούμενο σ.σ.. Το πεδίο κινούμενης και ταλαντευόμενης σημειακής ιδιομορφίας. Η μορφολογία του μακράν πεδίου και η φυσική σημασία του. Το πρόβλημα της αλληλεπίδρασης πλοίου με πρόσω ταχύτητα και αρμονικών κυματισμών. Γενικές εξισώσεις κίνησης του πλοίου. Πρόσθετες μάζες, αποσβέσεις, δυναμικές φορτίσεις. Συντελεστές απόκρισης. Συμμετρίες. Κατακόρυφες και οριζόντιες κινήσεις. Μέθοδοι αριθμητικού υπολογισμού. Σύγκριση της θεωρίας με το πείραμα. Διατοιχισμός και μέθοδοι καταστολής του. Στοχαστικός χαρακτήρας των ανεμογενών θαλασσίων κυματισμών. Το μοντέλο Pierson/Longuet-Higgins. Στοχαστικές διαδικασίες δευτέρας τάξεως και παράμετροι αυτών. Φάσματα. Φασματικές ροπές. Κανονικές στοχαστικές διαδικασίες. Στασιμότητα. Εργοδικότητα. Διαφόριση και ολοκλήρωση στοχαστικών διαδικασιών δευτέρας τάξεως. Το πεδίο των θαλάσσιων κυματισμών ως κανονικό στοχαστικό πεδίο. Φασματικές κυματικές παράμετροι. Δυναμικές αποκρίσεις πλοίου σε ανεμογενείς θαλάσσιους (στοχαστικούς) κυματισμούς: Το πρόβλημα εισόδου–εξόδου στη στοχαστική περίπτωση. Το φάσμα των κυματισμών σε κινούμενο σ.σ.. Φάσματα και στατιστικά μεγέθη των αποκρίσεων πλοίου. Πιθανοτικός χαρακτηρισμός των δυναμικών αποκρίσεων. Προβλήματα τομών και μεγίστων. Ξενέρισμα έλικας. Διαβροχή καταστρώματος. Σφυρόκρουση. Βραχυχρόνια και μακροχρόνια θεώρηση. Πηδαλιουχία πλοίου: Προσαρμογή του συμβολισμού. Εξισώσεις κίνησης. Η δράση του πηδαλίου. Υδροδυναμικές παράγωγοι γάστρας και πηδαλίου. Αναλυτικός και πειραματικός προσδιορισμός των υδροδυναμικών παραγώγων. Εξισώσεις κίνησης στο οριζόντιο επίπεδο. Ευστάθεια οριζόντιας κίνησης. Κριτήριο ευστάθειας. Αναγωγή σε μια εξίσωση ανώτερης τάξης. Εξίσωση Nomoto. Πηδαλιουχία πλοίου σε ήρεμη θάλασσα. Εφαρμογές.

Το μάθημα “Συστήματα CAD/CAM για τη Σχεδίαση και Κατασκευή Πλοίων” είναι υποχρεωτικό μάθημα του 6ου εξαμήνου. Προσφέρει στους φοιτητές γνώσεις σχετικά με τη θεωρία και τις τεχνικές της Γεωμετρικής Σχεδίασης με τη Βοήθεια Υπολογιστή, (Computer Aided Geometric Design) και τις εφαρμογές αυτής στο πλαίσιο συστημάτων λογισμικού σχεδίασης (CAD: Computer Aided Design) και κατασκευής (CAM: Computer Aided Manufacturing) με τη βοήθεια Υπολογιστή για σχεδίαση και κατασκευή πλοίου. Το μάθημα έχει ως στόχο να εισαγάγει τους σπουδαστές στις βασικές μεθοδολογίες ανάπτυξης του πυρήνα των συστημάτων CAD/CAM, που χρησιμοποιούνται για τον σχεδιασμό και την κατασκευή Πλοίου με την βοήθεια υπολογιστή. Ο πυρήνας αυτός παράγει, τροποποιεί και διαχειρίζεται την Γεωμετρία του Πλοίου σύμφωνα με τις απαιτήσεις του χρήστη. Στο πλαίσιο του μαθήματος προσφέρεται επίσης ένα (1) ατομικό εργαστηριακό θέμα σχεδίασης τμήματος πλοίου (σχεδίαση της γάστρας, έλικας, εσωτερικής διαμερισματοποίησης κ.α.) με χρήση του λογισμικού συστήματος σχεδίασης Rhino3D. Η εκπόνηση του εργαστηριακού θέματος είναι υποχρεωτική. Η παράδοσή τους γίνεται μέσω της ιστοσελίδας του μαθήματος

Εισαγωγή στη δυναμική των κατασκευών. Ελεύθερες ταλαντώσεις και εξαναγκασμένες ταλαντώσεις ταλαντωτών ενός βαθμού ελευθερίας κίνησης. Ταλαντωτές πολλών βαθμών ελευθερίας. Ελεύθερες ταλαντώσεις, προβλήματα ιδιοτιμών, θεώρημα της ανάπτυξης. Ανάπτυγμα σε σειρές Fourier. Ισοδύναμη γραμμικοποίηση μη γραμμικών όρων. Απόκριση σε μοναδιαίο παλμό. Εξαναγκασμένες ταλαντώσεις ταλαντωτών πολλών βαθμών ελευθερίας κίνησης. Συνεχή συστήματα και προβλήματα οριακών τιμών. Ελεύθερες και εξαναγκασμένες αξονικές, καμπτικές στρεπτικές ταλαντώσεις. Αναλυτικός προσδιορισμός ιδιοσυχνοτήτων και ιδιομορφών συνεχών μέσων. Η μέθοδος των πεπερασμένων στοιχείων. Εισαγωγή στα μη γραμμικά συστήματα και μέθοδοι επίλυσης.

Εισαγωγή. Ορισμοί. Αισθητήρια-Επενεργητές-Διατάξεις ελέγχου. Μαθηματικά μοντέλα συστημάτων. Μετασχηματισμός Laplace. Χαρακτηριστικά συστημάτων κλειστού βρόχου με ανάδραση. Διαταραχές. Ανάλυση μεταβατικής απόκρισης. Συστήματα 1ης, 2ης τάξης. Ευστάθεια συστημάτων. Απαιτήσεις σχεδιασμού, περιορισμοί. Ευαισθησία σε αλλαγές παραμέτρων συστήματος. Μοντέρνος έλεγχος: χώρος κατάστασης, ανατροφοδότηση καταστάσεων, τοποθέτηση πόλων. Βέλτιστος έλεγχος. Κλασσικός έλεγχος: διαγράμματα Bode, περιθώρια κέρδους/φάσης. Ελεγκτές Proportional-Integral-Derivative (PID) και Internal Model Control (IMC). Υλοποίηση με Η/Υ. Παραδείγματα. Χρήση MATLAB/Simulink για εφαρμογές Συστημάτων Ελέγχου.

Γενικές αρχές λειτουργίας, διαμόρφωση και παραγματικός κύκλος λειτουργίας κινητήρων Otto και Diesel