Μελέτη αντοχής των συστημάτων πρόσδεσης και αγκυροβολίας υπάρχοντος πλοίου με την χρήση της μεθόδου των πεπερασμένων στοιχείων
Strength assessment of underdeck reinforcements in way of the foundation of mooring and anchoring fittings
Λέξεις-κλειδιά
Αντοχή καταστρώματος ; Underdeck reinforcementsΠερίληψη
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την αντοχή των ενισχύσεων καταστρώματος υπάρχοντος πλοίου στην περιοχή εγκατάστασης συστημάτων πρόσδεσης και αγκυροβολίας. Συγκεκριμένα εξετάζεται αν η αντοχή των προαναφερθέντων κατασκευών πληροί τις προϋποθέσεις που απαιτούνται έτσι ώστε οι τάσεις που αναπτύσσονται να μην αποτελούν κίνδυνο για το πλοίο. Για την ανάλυση της κατασκευής και τον προσδιορισμό των τάσεων και παραμορφώσεων χρησιμοποιήθηκε η Μέθοδος Πεπερασμένων Στοιχείων (ΜΠΣ). Η αξιοπιστία της συγκεκριμένης μεθόδου την χρήζει ως καταλληλότερη για την διεξαγωγή μίας τόσο σημαντικής μελέτης, η οποία αποτελεί βασικό προαπαιτούμενο για την ασφάλεια του πληρώματος και του περιβάλλοντος. Η εξασφάλιση ορθών και αξιόπιστων αποτελεσμάτων είναι ίσως η πιο σημαντική πρόκληση που καλούμαστε να αντιμετωπίσουμε καθώς μία λανθασμένη εκτίμηση μπορεί να αποβεί μοιραία. Επιπροσθέτως, η Μέθοδος Πεπερασμένων Στοιχείων συνίσταται για την επίλυση προβλημάτων που απαιτούν ιδιαίτερα μεγάλο πλήθος δεδομένων, και σχεδιασμό κατασκευών με πολύπλοκη γεωμετρία, όπως αυτή που χαρακτηρίζει ένα πλοίο. Το πλοίο που παρουσιάζεται είναι μεταφοράς αργού πετρελαίου, τύπου “Aframax”. Η εταιρεία που το διαχειρίζεται πήρε την απόφαση να κάνει ορισμένες κατασκευαστικές μετατροπές έτσι ώστε το πλοίο να συμβιβάζεται με τους κανόνες ρυμούλκησης της Αρχής της Διώρυγας του Παναμά (ACP) για την εξασφάλιση ασφαλούς διέλευσης από την επέκταση του καναλιού. Μεγάλο μέρος της εργασίας περιλαμβάνει τη σχεδίαση μέρους της γάστρας, του καταστρώματος καθώς και των ελασμάτων που πρέπει να μελετηθούν ως προς την αντοχή τους. Γι’ αυτή τη διαδικασία χρησιμοποιήθηκε ένα πρόγραμμα τρισδιάστατης ψηφιακής μοντελοποίησης (Rhinoceros 3D). Επόμενο βήμα είναι η ανάλυση της κατασκευής και ο προσδιορισμός των τάσεων υπό κάθε συνθήκη. Το πρόγραμμα πεπερασμένων στοιχείων που χρησιμοποιήθηκε είναι το “ANSYS”. Ο όγκος και ο χρόνος εξαγωγής και διάθεσης των αποτελεσμάτων ήταν οι περιορισμοί που, περισσότερο από άλλους, δυσκόλεψαν την εκπόνηση της εργασίας καθώς οι δυνατότητες των προγραμμάτων που χρησιμοποιούνται δεν συμβάλλουν στην εύκολη λήψη αποφάσεων. Οι αναλύσεις που παρατίθενται, προσπαθούν να μιμηθούν της καταστάσεις ρυμούλκησης του πλοίου και οι δυνάμεις που ασκούνται αναπαριστάνουν τις πραγματικές δυνάμεις κατά τη διαδικασία αυτή. Στο τελευταίο κομμάτι της εργασίας παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της μελέτης και η σύγκριση με τους περιορισμούς. Η μελέτη των αποτελεσμάτων έγινε σε δύο στάδια. Στο πρώτο στάδιο έγινε μελέτη της αντοχής της μεταλλικής κατασκευής χωρίς τα επιπλέον ενισχυτικά που απαιτεί η Αρχή της διώρυγας του Παναμά για την διέλευση από την επέκταση της διώρυγας. Παρ’ όλα αυτά οι δυνάμεις που ασκήθηκαν στο μοντέλο προσομοιάζουν εκείνες που αναπτύσσονται στη μεταλλική κατασκευή του πλοίου κατά την ρυμούλκηση του από την επέκταση της διώρυγας. Τα αποτελέσματα της μελέτης δείχνουν πως μία τέτοια διαδικασία επιφέρει μεγάλους κινδύνους ως προς την κατασκευή, το πλήρωμα και το περιβάλλον καθώς οι τάσεις και οι παραμορφώσεις που αναπτύσσονται είναι πολύ μεγάλες. Η αντιμετώπιση του φαινομένου αυτού έγινε με την προσθήκη των ενισχυτικών που απαιτούνται από τους κανονισμούς (βλέπε παράρτημα 1). Η αντοχή της τροποποιημένης αυτής κατασκευής, που αποτελεί και το δεύτερο στάδιο της μελέτης, έδειξε πως οι τάσεις και οι παραμορφώσεις που αναπτύσσονται είναι σαφώς μικρότερες και συμφωνούν πλέον με τους κανονισμούς.
Περίληψη
This thesis deals with the strength of the deck reinforcements of an existing ship in the area of installation of mooring and anchoring systems. In particular, it is examined whether the strength of the above structures meets the requirements needed so that the trends that develop do not pose a risk to the ship. The Finite Element Method was used to analyze the construction and determine the stresses and deformations. The reliability of this method makes it the most suitable for conducting such an important study, which is a basic prerequisite for the safety of the crew and the environment. Ensuring accurate and reliable results is perhaps the most important challenge we are faced with as a misjudgment can be fatal. In addition, the Finite Element Method is recommended for solving problems that require particularly large amounts of data, and for designing structures with complex geometry, such as that of a ship. The ship as presented is a crude oil carrier, type "Aframax". Its managing company decided to make some construction modifications so that the ship complies with the towing rules of the Panama Canal Authority (ACP) to ensure safe passage through the canal extension. Much of the work involves designing part of the hull, the deck as well as the plates to be studied for their strength. A 3D digital modeling program (Rhinoceros 3D) was used for this process. The next step, is to analyze the construction and determine the trends under each condition. The finite element program used is "ANSYS". The volume and time of extraction and distribution of results were the constraints that, more than others, made the work difficult as the capabilities of the programs used do not facilitate the decision-making process. The analyzes presented below try to imitate the towing conditions of the ship and the forces exerted represent the real forces in this process. The last part of this paper presents the results of the study and the comparison with the constraints. The study of the results was made in two stages. In the first stage, the strength of the metal structure was studied without the additional reinforcements required by the Panama Canal Authority to cross the canal extension. Nevertheless, the forces exerted on the model resemble those developed in the ship's metal construction during towing by the canal extension. The results of the study show that such a process poses great risks in terms of construction, crew and the environment as the trends and deformations that develop are very large. This phenomenon has been addressed by adding the aid required by the regulations (see Annex 1). The strength of this modified construction, which is the second stage of the study, showed that the trends and deformations that develop are clearly smaller and now comply with regulations.
Αριθμός σελίδων
190Σχολή
Σχολή ΜηχανικώνΑκαδημαϊκό Τμήμα
Τμήμα Ναυπηγών ΜηχανικώνΓλώσσα
ΕλληνικάΣυλλογή
Εκτός από όπου επισημαίνεται κάτι διαφορετικό, το τεκμήριο διανέμεται με την ακόλουθη άδεια:
Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές
Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές