Παραμετρική μοντελοποίηση και υδροδυναμική βελτιστοποίηση πλοίου μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων

Θεοδοσόπουλος, Κωνσταντίνος; Theodosopoulos, Konstantinos

dc.contributor.author	Θεοδοσόπουλος, Κωνσταντίνος	el
dc.contributor.author	Theodosopoulos, Konstantinos	en
dc.date.accessioned	2019-05-17T08:55:31Z
dc.date.available	2019-05-17T08:55:31Z
dc.date.issued	2019-05-17
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/48756
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16307
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	Βελτιστοποίηση γάστρας	el
dc.subject	Αντίσταση κυματισμού	el
dc.subject	Προνευτασμός	el
dc.subject	Κατακόρυφη επιτάχυνση	el
dc.subject	Πλοίο εμπορευματοκιβωτίων	el
dc.subject	Wave resistance	en
dc.subject	Containership	en
dc.subject	Pitch	en
dc.subject	Vertical acceleration	en
dc.subject	Ship hull optimization	el
dc.title	Παραμετρική μοντελοποίηση και υδροδυναμική βελτιστοποίηση πλοίου μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Υδρουναμική πλοίου	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-01-29
heal.abstract	Η εισαγωγή νέων κανονισμών στον τομέα της ναυπηγικής από τους διεθνείς ναυτιλιακούς οργανισμούς, οι απαιτήσεις για όσο το δυνατόν μεγαλύτερη ενεργειακή οικονομία, το ανταγωνιστικό οικονομικό περιβάλλον σε συνδυασμό με τη προσπάθεια των ναυτιλιακών εταιρειών να αναπτυχθούν έχει οδηγήσει την ναυπηγική βιομηχανία στην εισαγωγή νέων και οικονομικά αποδοτικών σχεδίων για όλους τους τύπους εμπορικών πλοίων. Η σχεδίαση ενός πλοίου αποτελεί μια χρονοβόρα και πολύπλοκη διαδικασία κατά την οποία λαμβάνονται υπόψη ένα σύνολο παραμέτρων που αφορούν κυρίως την αξιοπιστία, την αξιοπλοΐα, την ασφάλεια, την απόδοση και την επίτευξη του στόχου για τον οποίο προορίζεται. Προκειμένου να βελτιώσουν ένα σχέδιο, οι ναυπηγοί έχουν πλέον στη διάθεση τους τα συστήματα CAD/CAE, τα οποία προσφέρουν την διερεύνηση πολλών εναλλακτικών λύσεων σε εύλογο χρονικό διάστημα και με σχετικά μικρό κόστος. Τα συστήματα αυτά τα τελευταία χρόνια έχουν βελτιωθεί σε τέτοιο επίπεδο από τις εταιρείες λογισμικού, ώστε η χρήση της διαδικασίας βελτιστοποίησης στο στάδιο της σχεδίασης να έχει αποκτήσει ιδιαίτερο νόημα. Αντικείμενο της παρούσης διπλωματικής εργασίας αποτελεί η βελτιστοποίηση της υδροδυναμικής συμπεριφοράς ενός πλοίου μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων. Η υδροδυναμική συμπεριφορά επηρεάζει ουσιαστικά τα χαρακτηριστικά ενός πλοίου απευθείας αλλά και μέσω άλλων αντικειμένων της βελτιστοποίησης της σχεδίασης όπως η μεταφορική ικανότητα, ο υπολογισμός αντοχής, οι ταλαντώσεις κλπ., που συνολικά απαρτίζουν την μελέτη και σχεδίαση ενός πλοίου. Μια αποτελεσματική σχεδίαση θα πρέπει να ικανοποιεί μια πληθώρα απαιτήσεων όπως αυτές των διεθνών κανονισμών και του πλοιοκτήτη καθώς και να είναι κατά το δυνατόν αποδοτικότερη οικονομικά. Η οικονομική αποτελεσματικότητα του πλοίου σχετίζεται άμεσα με την κατανάλωση καυσίμου η οποία είναι άμεσα συναρτημένη με την υδροδυναμική απόδοση που εξετάζεται στα πλαίσια του παρόντος. Η παρούσα εργασία εξετάζει τη μελέτη ενός πλοίου μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων (χωρητικότητας 4.250 TEU). Αρχικά πραγματοποιείται η διαμόρφωση της γάστρας από κατάλληλες μετρήσεις που εξήχθησαν στο παρελθόν από τα κατασκευαστικά σχέδια και κατόπιν η δημιουργία του παραμετρικού μοντέλου με τη χρήση του λογισμικού CAESES - Friendship Framework ώστε ένας περιορισμένος αριθμός μεταβλητών σχεδίασης να επηρεάζει στο μέγιστο βαθμό τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά που σχετίζονται με την υδροδυναμική απόδοση. Κατά την διαδικασία της σχεδίασης θα επιδιωχθεί η μέγιστη δυνατή ταύτιση της προκύπτουσας παραμετρικής μορφής με την αρχική η οποία αποτελεί προϊόν συμβατικής σχεδίασης. Η υδροδυναμική αξιολόγηση των παραχθεισών γεωμετριών συνίσταται στην συμπεριφορά τους κατά την πλεύση τόσο σε ήρεμο νερό όσο και σε κυματισμούς. Όλοι οι υπολογισμοί θα υλοποιηθούν για δύο καταστάσεις φόρτωσης - κατάσταση πλήρους φόρτωσης και κατάσταση μερικής φόρτωσης – σε δύο διαφορετικές ταχύτητες (Fn=0.247 και Fn=0.252 αντίστοιχα) κατά την πλεύση σε θαλασσινό νερό πυκνότητας ρ=1025 kg/m3. Όσον αφορά την πλεύση σε ήρεμο νερό, αντικείμενο ελαχιστοποίησης θα είναι η αντίσταση κυματισμού. Η προσομοίωση της πλεύσης θα υλοποιηθεί με χρήση του λογισμικού SWAN 2, το οποίο χρησιμοποιεί την τεχνική ολοκλήρωσης των πιέσεων στο στερεό σύνορο και την ελεύθερη επιφάνεια στα πλαίσια της δυναμικής θεωρίας. Η αξιολόγηση της συμπεριφοράς του πλοίου σε κυματισμούς θα υλοποιηθεί με χρήση του λογισμικού SPP-86 που χρησιμοποιεί τη θεωρία λωρίδων προκειμένου να υπολογίσει τις αποκρίσεις του πλοίου κατά την αλληλεπίδραση του με αυτούς .Θα εκτιμηθεί η επαγόμενη κατακόρυφη επιτάχυνση στην πλώρη κατά την πλεύση σε αρμονικούς κυματισμούς διαφόρων συχνοτήτων ενώ η μέγιστη τιμή της θα είναι το μέγεθος ελαχιστοποίησης. Από την διακύμανση του συνόλου των μεταβλητών σχεδίασης θα προκύψουν οι εναλλακτικές γεωμετρίες των οποίων οι επιδόσεις θα αξιολογηθούν ώστε να καταλήξουμε σε ένα σύνολο διαφορετικών μορφών γάστρας με καλύτερες επιδόσεις από την αρχική. Η αξιολόγηση της συσχέτισης μεταξύ των τιμών των μεταβλητών σχεδίασης και των υδροδυναμικών επιδόσεων της εκάστοτε μορφής θα πραγματοποιηθεί με τη βοήθεια ενός γενετικού αλγορίθμου. Προκειμένου η σύγκριση μεταξύ των βελτιστοποιημένων γεωμετριών και της πατρικής γάστρας να γίνει υπό καθεστώς ομοιότητας των γενικών χαρακτηριστικών τους, θα τεθούν περιορισμοί στο εύρος μεταβολής των τιμών εκτοπίσματος και διαμήκους θέσης του κέντρου άντωσης και για τις δύο καταστάσεις. Κάθε γεωμετρία που παραβιάζει τους εν λόγω περιορισμούς θα απορρίπτεται και ο συνδυασμός των τιμών των μεταβλητών σχεδίασης που τη διαμορφώνουν θα αποφεύγεται στις μεταγενέστερες σχεδιάσεις.	el
heal.advisorName	Γρηγορόπουλος, Γρηγόριος	el
heal.committeeMemberName	Τζαμπίρας, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Ζαραφωνίτης, Γεώργιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ναυτικής και Θαλάσσιας Υδροδυναμικής. Εργαστήριο Ναυτικής και Θαλάσσιας Υδροδυναμικής	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	139 σ.
heal.fullTextAvailability	true