Structural design of CNG storing composite pressure vessels for
marine applications

Τσώνος, Άγγελος; Tsonos, Angelos

dc.contributor.author	Τσώνος, Άγγελος	el
dc.contributor.author	Tsonos, Angelos	en
dc.date.accessioned	2017-12-08T12:54:18Z
dc.date.available	2017-12-08T12:54:18Z
dc.date.issued	2017-12-08
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/46054
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.14733
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων	el
dc.subject	Προσομοίωση	el
dc.subject	Κατασκευαστικός σχεδιασμός	el
dc.subject	Δοχείο πίεσης από σύνθετα υλικά	el
dc.subject	Σύνθετα υλικά	el
dc.subject	Μέθοδος περιέλιξης ινών	el
dc.subject	Φυσικό αέριο	el
dc.subject	CNG	el
dc.subject	Finite element method (FEM)	en
dc.subject	Simulation	el
dc.subject	Structural design	el
dc.subject	Composite pressure vessel	el
dc.subject	Composite material	el
dc.subject	Filament winding	el
dc.subject	Natural gas	el
dc.subject	CNG	el
dc.title	Structural design of CNG storing composite pressure vessels for marine applications	en
dc.title	Κατασκευαστικός σχεδιασμός δεξαμενών CNG από σύνθετα υλικά για ναυπηγικές εφαρμογές	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ναυπηγική τεχνολογία	el
heal.classification	Shipbuilding	en
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/97726161116a914fe9fcf38119219ae532471c9d
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/97726161116a914fe9fcf38119219ae532471c9d
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-10-25
heal.abstract	The use of the natural gas as a propulsion fuel is becoming gradually more popular in the marine industry, as it offers complete compliance with the recent emission restrictions (SOx and NOx). However, further research is needed for its onboard storage. CNG is stored in pressure vessels able to withstand operating pressures above 250bar. Although the use of composite materials for their construction offers a lightweight solution, it imposes new challenges to the structural designer. The use of simulation software packages, that utilize the Finite Element Method (FEM), is an efficient and economically feasible option to cope with the former issue. In the context of this thesis, a simulation model was developed in Abaqus software. The development of the model demanded extensive bibliographic research concerning designing and manufacturing aspects of composite pressure vessels. The research included important for the structural behavior of the pressure vessel topics like winding trajectories and modeling of thickness build-up at the dome regions. The design parameters and the extent at which they affect the aforementioned topics were also investigated. In addition, the theoretical modeling of the thickness build-up at the dome region was verified with thickness measurements at a constructed pressure vessel. The obtained theoretical knowledge was used in the development of the simulation model. This model was used for the conduction of a parametric study, which investigated the design parameters that affect the structural behavior of the pressure vessel and helped in the optimization of its weight. Finally, based on the conclusions of the parametric study, the structural design of a pressure vessel was made. The pressure vessel is designed to be used in marine applications.	en
heal.abstract	Η χρήση του φυσικού αερίου ως καύσιμο πρόωσης γίνεται σταδιακά πιο διαδεδομένη στο χώρο της ναυπηγικής, αφού προσφέρει απόλυτη συμμόρφωση με τους πρόσφατους περιορισμούς ρίπων των καυσαερίων (SOx και NOx). Όμως, περισσότερη έρευνα απαιτείται για την αποθήκευση του στο πλοίο. Το CNG αποθηκεύεται σε δοχεία πιέσεως ικανά να αντέξουν πιέσεις λειτουργίας άνω των 250bar. Παρόλο που η χρήση σύνθετων υλικών για την κατασκευή τους προσφέρει χαμηλό βάρος, δημιουργεί νέες προκλήσεις για τον σχεδιαστή. Η χρήση λογισμικών προσομοίωσης, που αξιοποιούν την Μέθοδο Πεπερασμένων Στοιχείων, είναι μία αποδοτική και οικονομικά εφικτή επιλογή για να αντιμετωπιστούν οι παραπάνω προκλήσεις. Στο πλαίσιο της παρούσας διπλωματικής, αναπτύχθηκε μοντέλο προσομοίωσης στο λογισμικό Abaqus. Η ανάπτυξη του μοντέλου απαίτησε εκτενή βιβλιογραφική έρευνα σχετικά με σχεδιαστικά και κατασκευαστικά θέματα δοχείων πίεσης από σύνθετα υλικά. Η έρευνα περιέλαβε σημαντικά για την μηχανική απόκριση της κατασκευής θέματα, όπως οι τροχιές των ινών περιέλιξης και την μοντελοποίηση της αύξησης του πάχους του σύνθετου υλικού στην περιοχή των θόλων. Επίσης, ερευνήθηκαν οι σχεδιαστικές παράμετροι και ο βαθμός με τον οποίο αυτοί επηρεάζουν τα παραπάνω θέματα. Επιπροσθέτως, η θεωρητική μοντελοποίηση της αύξησης του πάχους στην περιοχή των θόλων επιβεβαιώθηκε με μετρήσεις σε κατασκευασμένο δοχείο πίεσης. Η αποκτηθείσα θεωρητική γνώση χρησιμοποιήθηκε στην ανάπτυξη του μοντέλου προσομοίωσης. Το συγκεκριμένο μοντέλο χρησιμοποιήθηκε για την διενέργεια παραμετρικής μελέτης, που εξέτασε τις σχεδιαστικές παραμέτρους που επηρεάζουν την απόκριση του δοχείου και βοήθησε στην βελτιστοποίηση του βάρους του. Τέλος, με βάση τα συμπεράσματα που εξήχθησαν από την παραμετρική μελέτη, έγινε η σχεδιαστική μελέτη ενός δοχείου πίεσης. Το συγκεκριμένο δοχείο πίεσης είναι σχεδιασμένο για να χρησιμοποιηθεί σε ναυπηγικές εφαρμογές.	el
heal.advisorName	Τσούβαλης, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Σαμουηλίδης, Εμμανουήλ	el
heal.committeeMemberName	Παντελής, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θαλάσσιων Κατασκευών. Εργαστήριο Ναυπηγικής Τεχνολογίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	113 σ.
heal.fullTextAvailability	true