Μελέτη αντοχής του πρωραίου καταστρώματος και ενισχυτικών απο σύνθετη κατασκευή (τυπου Sandwich) με χρήση της Μεθόδου των Πεπερασμένων Στοιχείων για την τοποθέτηση γερανού

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει μια μελέτη σχετικά με την εγκατάσταση ενός γερανού σκαφών αναψυχής στο κατάστρωμα της πλώρης σύμφωνα με τους κανονισμούς νηογνώμονα, αξιολογώντας την αντοχή του πρωραίου καταστρώματος και των ενισχύσεων, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο πεπερασμένων στοιχείων (FEM). Για την μελέτη,αναπτύσσονται τρία γεωμετρικά μοντέλα: Το μοντέλο (Α) που αναπαριστά την υπάρχουσα περιοχή της πλώρης, το μοντέλο (Β) που ενσωματώνει την τοπική ενίσχυση T-Joint και το υπομοντέλο (Γ) το οποίο περιέχει ένα ελαττωματικό T-Joint. Τα δύο πάνελ (φρακτή και κατάστρωμα) αποτελούν ένα T-Joint ενισχυμένο τοπικά με GFRP attachment laps στην περιοχή εγκατάστασης του γερανού.

Υπολογίζονται η συνολική παραμόρφωση, οι ορθές και διατμητικές τάσεις, οι κύριες τάσεις και ο συντελεστής ασφαλείας σύμφωνα με το κριτήριο αστοχίας Tsai-Wu. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η ενσωμάτωση των GFRP attachment laps στην περιοχή εγκατάστασης των γερανών μειώνει σημαντικά τις τοπικές παραμορφώσεις και τάσεις, με αποτέλεσμα την αύξηση του συντελεστή ασφαλείας. Το μοντέλο (Β), με την σύνδεση Τ, υπερτερεί του μοντέλου (Α) όσον αφορά την παραμόρφωση, την κατανομή των τάσεων και τον συντελεστή ασφαλείας. Τα αποτελέσματα συμβάλλουν στη βελτίωση της κατανόησης και αξιολόγησης της αντοχής των εγκαταστάσεων γερανών σκαφών αναψυχής στο κατάστρωμα της πλώρης.

Με τη χρήση της τεχνικής Virtual Crack Closure Technique (VCCT) και την ανάλυση του ρυθμού απελευθέρωσης ενέργειας, η μελέτη παρέχει πληροφορίες σχετικά με την επιρροή των ελαττωμάτων κατά την κατασκευαστική διαδικασία. Στο πλαίσιο του υποδείγματος (Γ), μια ρωγμή δημιουργείται μεταξύ του over laminated skin και της περιοχής του καταστρώματος στο T-Joint. Αν και η ανάλυση που σχετίζεται με τη θραύση είναι περιορισμένη, παρέχει πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με τη συμπεριφορά της ρωγμής και τις πιθανές επιπτώσεις των ατελειών σε ένα T-joint.

Λαμβάνοντας υπόψη την αντοχή και τις πτυχές της ασφάλειας, οι σχεδιαστές και οι μηχανικοί μπορούν να λάβουν βέλτιστες αποφάσεις σχετικά με την εγκατάσταση ενός γερανού σε σκάφη αναψυχής και την κατάλληλη ενίσχυση, οδηγώντας σε ασφαλέστερες και αποδοτικότερες κατασκευές.

Μετά από εκτεταμένη έρευνα στον τομέα των ναυτικών γερανών και ειδικότερα της εφαρμογής σε σκάφη αναψυχής από σύνθετα υλικά σάντουιτς, διαπιστώθηκε ότι υπάρχει σοβαρή έλλειψη δεδομένων και μελετών για το θέμα αυτό. Η διαπίστωση αυτή είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους διεξήχθη η παρούσα μελέτη με τη συμπερίληψη όσο το δυνατόν περισσότερων πληροφοριών. Ως εκ τούτου, η παρούσα μελέτη βασίζεται σε δεδομένα και οδηγίες που παρέχονται από τους νηογνώμονες και τους κανόνες των υπεράκτιων κατασκευών.