Βελτιστοποίηση γάστρας δίγαστρου επιβατηγού-οχηματαγωγού πλοίου ανοιχτού τύπου

Πελοποννήσιος, Ξενοφών; Peloponnisios, Xenofon

dc.contributor.author	Πελοποννήσιος, Ξενοφών	el
dc.contributor.author	Peloponnisios, Xenofon	en
dc.date.accessioned	2021-06-15T10:18:31Z
dc.date.available	2021-06-15T10:18:31Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/53559
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.21257
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
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	Επιβατηγό-οχηματαγωγό	el
dc.subject	Δίγαστρο πλοίο	el
dc.subject	Παραμετρική σχεδίαση	el
dc.subject	Ισχύς πρόωσης	el
dc.subject	Hull optimization	en
dc.subject	Ropax	en
dc.subject	Catamaran	en
dc.subject	Parametric design	en
dc.subject	Shaft Horse Power	en
dc.title	Βελτιστοποίηση γάστρας δίγαστρου επιβατηγού-οχηματαγωγού πλοίου ανοιχτού τύπου	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Βελτιστοποίηση	el
heal.classification	Optimization	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-05-18
heal.abstract	Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτέλεσε η σχεδιαστική βελτιστοποίηση της γάστρας ενός αργόπλοου δίγαστρου επιβατηγού-οχηματαγωγού πλοίου ανοικτού τύπου. Η μείωση των ενεργειακών απαιτήσεων και των εκπεμπόμενων ρύπων των πλοίων έχουν αποτελέσει τα τελευταία χρόνια σημαντική παράμετρο σχεδίασής τους, γεγονός που καταδεικνύεται από τους κανονισμούς που διαρκώς θεσπίζουν οι διεθνείς ναυτιλιακοί οργανισμοί. Σε αυτό το πλαίσιο η σχεδιαστική βελτιστοποίηση των πλοίων έχει καταστεί επιβεβλημένη ώστε να επιτευχθεί η ελαχιστοποίηση της απαιτούμενης ισχύος τους και συνεπακόλουθα να καταστεί αποδοτικότερη η λειτουργία τους. Ο κλασικός τρόπος εκτίμησης των υδροδυναμικών επιδόσεων ενός πλοίου είναι η διενέργεια πειραμάτων σε μοντέλο υπό κλίμακα σε δεξαμενή δοκιμών. Η μέθοδος αυτή αν και διακρίνεται για την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων της έχει υψηλό κόστος και είναι ιδιαιτέρως χρονοβόρα. Παράλληλα δεν παρέχει ικανοποιητική ευελιξία ως προς χρήση πολλών διαφορετικών γαστρών, παραπλήσιων σε γεωμετρικά χαρακτηριστικά ως προς μία γάστρα αναφοράς, δυσχεραίνοντας κατ’ αυτό τον τρόπο την απόπειρα εκτίμησης εκείνων των γεωμετρικών χαρακτηριστικών της γάστρας που βελτιστοποιούν τα βασικά κριτήρια απόδοσής της. Μία αποτελεσματική και αποδοτική λύση σε αυτό το πρόβλημα έχουν προσφέρει οι μέθοδοι που βασίζονται στη συνδυασμένη χρήση CAD/CAE συστημάτων τα οποία παρέχουν τη δυνατότητα αυτοματοποίησης της διαδικασίας σχεδιαστικής βελτιστοποίησης και δύνανται να δημιουργήσουν και να αξιολογήσουν ως προς κάποια κριτήρια απόδοσης ένα μεγάλο αριθμό διαφορετικών γαστρών σε συντομότερο χρονικό διάστημα και με πολύ μεγαλύτερη ευελιξία έναντι των πειραμάτων σε δεξαμενή. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας πραγματοποιήθηκε μία βελτιστοποίηση, η οποία ήταν υποκείμενη σε μία σειρά περιορισμών. Το προς εξέταση πρόβλημα αφορούσε στη σχεδιαστική βελτιστοποίηση της γάστρας ως προς την ισχύ πρόωσης. Ως προκαταρκτικό στάδιο της σχεδιαστικής βελτιστοποίησης ήταν η δημιουργία ενός παραμετρικού μοντέλου της ημιγάστρας -η δεύτερη ημιγάστρα του πλοίου προέκυπτε σε επόμενο στάδιο μέσω κατοπτρισμού του παραμετρικού μοντέλου ως προς το διάμηκες επίπεδο συμμετρίας- σε κατάλληλο λογισμικό, επιλέγοντας τις παραμέτρους του κατά τρόπο τέτοιο, ώστε το μοντέλο να μπορεί να έχει τη μεγαλύτερη δυνατή ευελιξία ως προς την τροποποίηση της μορφής του. Για την υλοποίηση αυτής της παραμετρικής μοντελοποίησης χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό του CAESES. Για τους σκοπούς της βελτιστοποίησης έγινε διασύνδεση του CAESES με το λογισμικό υπολογιστικής υδροδυναμικής του Shipflow ώστε να καταστεί εφικτή η εκτίμηση της αντίστασης κυματισμού και κατ’ επέκταση της ολικής αντίστασης της γάστρας. Για κάθε παραγόμενη παραλλαγή της αρχικής γάστρας κατά τη διαδικασία της σχεδιαστικής βελτιστοποίησης πραγματοποιείτο και μία δεύτερη, εσωτερική βελτιστοποίηση ως προς την ισχύ πρόωσης. Για τους σκοπούς της εσωτερικής βελτιστοποίησης έγινε διασύνδεση και του προγράμματος του GRID, όπου με τη συνδυασμένη χρήση και των τριών προγραμμάτων ήταν εφικτή η εκτίμηση της ισχύος πρόωσης για κάθε παραλλαγή γάστρας. Η υλοποίηση της διαδικασίας βελτιστοποίησης προϋπέθετε προκειμένου να αυτοματοποιηθεί τη δυνατότητα αυτόματης τροποποίησης ορισμένων επιλεγμένων σχεδιαστικών παραμέτρων του παραμετρικού μοντέλου ώστε να παραγόταν ένα μεγάλο πλήθος διαφορετικών γαστρών και κατόπιν αξιολόγησης του εκάστοτε κοινού κριτηρίου απόδοσής τους. Αυτή η διαδικασία πραγματοποιήθηκε μέσω χρήσης των αποκαλούμενων μηχανών σχεδίασης. Κάθε βελτιστοποίηση υλοποιήθηκε σε δύο φάσεις, όπου κάθε φάση αντιστοιχούσε και στη χρήση κατάλληλης μηχανή σχεδίασης. Κατά την πρώτη φάση έγινε χρήση της μηχανής σχεδίασης που έκανε χρήση του αλγορίθμου Sobol προκειμένου να γίνει μία πρώτη εξερεύνηση του χώρου των σχεδιαστικών λύσεων. Στη δεύτερη φάση έγινε χρήση της μηχανής σχεδίασης που έκανε χρήση του γενετικού αλγορίθμου NSGA-II, ο οποίος λάμβανε ως δεδομένα τα αποτελέσματα που είχαν προκύψει από την εκτέλεση του Sobol, όπου έχοντας πλέον μία ικανοποιητική πληροφορία του χώρου των εφικτών σχεδιαστικών λύσεων μπορούσε να πραγματοποιήσει μία στοχευμένη βελτιστοποίηση ως προς την ισχύ πρόωσης. Τα συγκεντρωτικά αποτελέσματα όλων των παραλλαγμένων γαστρών που προέκυψαν από τις μηχανές σχεδίασης παρουσιάστηκαν σε κοινά διαγράμματα και σχολιάστηκαν, ενώ τα χαρακτηριστικά της βέλτιστης γάστρας παρουσιάστηκαν και αναλύθηκαν σε σύγκριση με την αρχική γάστρα. Τέλος, έγινε χρήση της μηχανής σχεδίασης Ensemble Investigation προκειμένου να γίνει μία σύγκριση ορισμένων βασικών χαρακτηριστικών αντίστασης και πρόωσης μεταξύ της αρχικής και της βέλτιστης γάστρας για ένα εύρος ταχυτήτων πλεύσης.	el
heal.advisorName	Ζαραφωνίτης, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Γρηγορόπουλος, Γρηγόρης	el
heal.committeeMemberName	Θεμελής, Νικόλαος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Μελέτης Πλοίου και Θαλάσσιων Μεταφορών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	114 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false
heal.fullTextAvailability	false