Κατασκευαστικός σχεδιασμός υπερκατασκευής δίγαστρων επιβατηγών πλοίων: σύγκριση αλουμινίου και σύνθετων υλικών

Λυγνός, Δημήτριος; Lygnos, Dimitrios

dc.contributor.author	Λυγνός, Δημήτριος	el
dc.contributor.author	Lygnos, Dimitrios	en
dc.date.accessioned	2022-10-03T09:07:09Z
dc.date.available	2022-10-03T09:07:09Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/55827
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.23525
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	Νηογνώμονες	el
dc.subject	Classification Societies	en
dc.subject	Superstructures	en
dc.subject	Υπερκατασκευές	el
dc.subject	Κατασκευαστικός σχεδιασμός	el
dc.subject	Καταμαράν	el
dc.subject	Αλουμίνιο	el
dc.subject	Σύνθετα Υλικά	el
dc.subject	Aluminium	en
dc.subject	Composite Materials	en
dc.subject	Catamaran	en
dc.subject	Structural Design	en
dc.title	Κατασκευαστικός σχεδιασμός υπερκατασκευής δίγαστρων επιβατηγών πλοίων: σύγκριση αλουμινίου και σύνθετων υλικών	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Κατασκευαστικός Σχεδιασμός	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-03-02
heal.abstract	Στην παρούσα εργασία πραγματοποιείται κατασκευαστικός σχεδιασμός των υπερκατασκευών τριών μικρών δίγαστρων επιβατηγών πλοίων (Catamaran), που η πρόωση τους πραγματοποιείται μέσω ηλεκτρικής ενέργειας. Τα Catamaran, δηλαδή τα σκάφη διπλής γάστρας ή δίγαστρα, αποτελούν τον πιο διαδεδομένο τύπο μη συμβατικού σχεδιασμού, με την πρωτοεμφάνιση τους σαν μικρά ταχύπλοα επιβατηγά να χρονολογείται στη δεκαετία του 1970. Το επόμενο διάστημα το ενδιαφέρον για τις σχεδιάσεις αυτές αυξήθηκε κατακόρυφα, επιτυγχάνοντας συνεχώς μεγαλύτερες ταχύτητες και μεγέθη, με αποτέλεσμα να υπάρξουν πλοία τέτοιου τύπου που ξεπέρασαν τους 40 κόμβους και τα 115 μέτρα. Τα τελευταία χρόνια όμως το ενδιαφέρον για θαλάσσιες μεταφορές μεγάλης ταχύτητας έχει εξαφανιστεί, καθώς πλέον η προσοχή έχει στραφεί στην προστασία του πλανήτη απ’ την υπερθέρμανση και την κλιματική αλλαγή, η οποία επιτυγχάνεται μέσω της μείωσης των ρύπων ή τη χρήση εναλλακτικών πηγών ενέργειας. H στροφή προς την ‘πράσινη οικονομία’ και η απόκτηση περιβαλλοντικής συνείδησης εκφράζεται και μέσω των απαιτήσεων και των νεοσύστατων κανονισμών των κυβερνήσεων και του IMO σχετικά με τις εκπομπές των ρύπων. Με βάση τα παραπάνω θα περίμενε κανείς η αγορά των δίγαστρων πλοίων να φθίνει, κάτι τέτοιο όμως δεν συνέβη, καθώς λόγω των σημαντικών πλεονεκτημάτων τους συνέχισαν να κατασκευάζονται, ακόμα και με σκοπό να λειτουργούν σε χαμηλότερες υπηρεσιακές ταχύτητες, και με την πρόωση τους να βασίζεται σε ηλεκτρικά μέσα. Τα πλεονεκτήματα που χαρακτηρίζουν ένα σκάφος τύπου Catamaran και το καθιστούν ως έναν αξιόπιστο σχεδιασμό είναι ότι πρόκειται για μια απλή και στιβαρή κατασκευή, που διακρίνεται για την μεγάλη επιφάνεια καταστρωμάτων, η οποία είναι εκμεταλλεύσιμη με διάφορους τρόπους και παράλληλα βοηθάει στην επίτευξη καλύτερων επιπέδων ευστάθειας, αυξάνοντας την ασφάλεια έναντι ανατροπής[1] . Παράλληλα η κατασκευή ενός τέτοιου συμβατικού σχεδιασμού είναι σχετικά εύκολη και χάρις σ’ αυτή είναι δυνατή η επίτευξη υψηλών ταχυτήτων, ή ακολουθώντας την τάση της εποχής, η μείωση της απαιτούμενης ισχύος πρόωσης και επομένως την εξοικονόμηση καυσίμων ή τον πλήρη εξηλεκτρισμό του σκάφους. Τα παραπάνω επιτυγχάνονται διότι παρόλο που αυξάνεται η αντίσταση σε τριβή, λόγω της μεγαλύτερης βρεχόμενης επιφάνειας, ο κατάλληλος σχεδιασμός των δύο ημιγαστρών μπορεί να υπερνικήσει την αύξηση αυτή μειώνοντας τις υπόλοιπες αντιστάσεις και τελικώς να οδηγήσει σε μείωση της συνολικής τιμής της αντίστασης (Ivory Giyan Mitari, 2021)[2] . Χαρακτηριστικά η αντίσταση λόγω κυματισμών μπορεί να μειωθεί σημαντικά με την κατάλληλη απόσταση μεταξύ των δύο ημιγαστρών. Τα υπό μελέτη σκάφη λοιπόν, είναι τύπου Catamaran, μικρού ολικού μήκους, συγκεκριμένα 33m, 25m και 19m, πλήρως εξηλεκτρισμένα ή με υβριδική πρόωση. Για να μπορεί ένα σκάφος να βασίζεται εξ’ ολοκλήρου στην ηλεκτρική ενέργεια, πρέπει οι καταναλώσεις του να είναι σχετικά μικρές, δηλαδή απαιτείται μείωση της απαιτούμενης ισχύος πρόωσης. Μείωση της ισχύος πρόωσης μπορεί να επιτευχθεί και χάρις στη μείωση του συνολικού βάρους του πλοίου, γι’ αυτό στην παρούσα μελέτη πραγματοποιείται σχεδιασμός της υπερκατασκευής για δύο περιπτώσεις, είτε να αποτελείται από κράματα αλουμινίου, είτε από σύνθετα υλικά. Τα δύο παραπάνω υλικά χαρακτηρίζονται για τη μικρότερη πυκνότητα και συνεπώς βάρος σε σχέση με το χάλυβα, έχοντας επομένως τη δυνατότητα να πετύχουν την ίδια αντοχή κατασκευής με μικρότερο συνολικό βάρος. Στα κεφάλαια 2 και 3 περιγράφονται με περισσότερες λεπτομέρειες οι ιδιότητες του αλουμινίου και των σύνθετων υλικών αντίστοιχα, καθιστώντας πιο σαφείς τους λόγους για τους οποίους αποφασίστηκε να αποτελέσουν το υλικό κατασκευής της υπερκατασκευής σε κάθε περίπτωση. Η υπερκατασκευή του πλοίου, όπως και κάθε κατασκευαστικό τμήμα του θα πρέπει να είναι συμμορφωμένο με τους κανονισμούς που έχουν οριστεί απ’ τον Διεθνή Ναυτιλιακό Οργανισμό (IMO) [3] , καθώς και απ’ τον εκάστοτε επιλεγμένο νηογνώμονα. Πληροφορίες για τον IMO και τους νηογνώμονες μέλη της Διεθνούς Ένωσης Νηογνωμόνων (IACS) παρουσιάζονται στο κεφάλαιο 4. Τα υπό μελέτη σκάφη, αποτελούν μη συμβατικές σχεδιάσεις όχι μόνο λόγω του τύπου του σκάφους (Catamaran), αλλά και λόγω των υλικών κατασκευής (σύνθετα υλικά), γι’ αυτό καλούνται να 7 ικανοποιούν διαφορετικές απαιτήσεις απ’ τα κλασσικά εμπορικά σκάφη. Οι εξεταζόμενες υπερκατασκευές, στην παρούσα μελέτη έχει αποφασιστεί να σχεδιαστούν σύμφωνα με τις απαιτήσεις τριών νηογνωμόνων, των Det Norske Veritas (DNV) [4] , Bureau Veritas (BV) [5] και Lloyd’s Register (LR) [6] , έτσι ώστε να υπάρξει σύγκριση των αποτελεσμάτων τους. Στα κεφάλαια 5, 6 και 7 γίνεται μια σύντομη αναφορά στους κανονισμούς που αφορούν ταχύπλοα σκάφη, για κάθε έναν απ’ τους παραπάνω νηογνώμονες αντίστοιχα, σύμφωνα με τους οποίους πρέπει να συμβαδίζουν οι υπό μελέτη υπερκατασκευές. Τέλος στα κεφάλαια 8, 9 και 10 αναλύεται η εκάστοτε περίπτωση σκάφους και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα που προέκυψαν απ’ την εφαρμογή των κανονισμών των νηογνωμόνων. Συνολικά στην παρούσα εργασία πραγματοποιούνται έξι σχεδιασμοί υπερκατασκευών, καθώς εξετάζονται τρεις υπερκατασκευές, μία για κάθε σκάφος, με δύο διαφορετικά υλικά κατασκευής η κάθε μία (αλουμίνιο και σύνθετα υλικά). Για κάθε σκάφος γίνεται περιγραφή των γενικών χαρακτηριστικών του και της γεωμετρίας της υπερκατασκευής, καθώς και των γεωμετρικών μεγεθών των κατασκευαστικών στοιχείων που τη συνθέτουν. Στη συνέχεια παρουσιάζονται με μορφή διαγραμμάτων, έτσι ώστε να φαίνονται οι διαφορές των νηογνωμόνων, οι φορτίσεις που δέχεται το κάθε τμήμα της υπερκατασκευής, οι απαιτήσεις που πρέπει να ικανοποιούν και οι διαστάσεις που επιλέχθηκαν για το κάθε κατασκευαστικό στοιχείο, ενώ στο τέλος δίνεται το συνολικό βάρος της υπερκατασκευής για τα δύο διαφορετικά υλικά	el
heal.advisorName	Τσούβαλης, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Ζαραφωνίτης, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Ανυφαντής, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Τσούβαλης, Νικόλαος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θαλάσσιων Κατασκευών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	206 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false