| heal.abstract |
Η ανάπτυξη της τεχνολογίας και των μεθόδων σχεδιασμού μικρών σκαφών αποτελεί ένα συνεχώς εξελισσόμενο πεδίο, με έμφαση στη βελτίωση της υδροδυναμικής απόδοσης για οικονομικούς και περιβαλλοντικούς λόγους. Ένα από τα σημαντικότερα επιτεύγματα είναι η χρήση υδροπτερυγίων (Foils), οι οποίες βελτιώνουν την ευστάθεια, μειώνουν την αντίσταση και αυξάνουν την αποδοτικότητα των σκαφών. Στη συγκεκριμένη διπλωματική, σχεδιάζεται ένα σκάφος με υδροπτέρυγα που λειτουργεί σε ολίσθηση με πλήρη δυναμική ανύψωση (foiling condition), επιτυγχάνοντας μειωμένη αντίσταση και μέγιστες επιδόσεις.
Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στη διερεύνηση της συμπεριφοράς των υδροπτερυγίων ενός μικρού σκάφους, τόσο σε πειραματικό όσο και σε υπολογιστικό επίπεδο. Πιο συγκεκριμένα, εξετάζεται η συμπεριφορά των πτερυγίων σε διαφορετικές γωνίες πρόσπτωσης και ταχύτητες. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε πείραμα αντίστασης για τη γάστρα του σκάφους, ώστε να μελετηθεί η σχετική συμπεριφορά του. Στο τελικό στάδιο, συνδυάζονται τα δεδομένα των υδροπτερυγίων με αυτά της γάστρας χωρίς τα παρελκόμενα της για την ολοκληρωμένη αξιολόγηση της απόδοσης του σκάφους. Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν στη δεξαμενή του Εργαστηρίου Ναυτικής και Θαλάσσιας Υδροδυναμικής του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου, οπού η δεξαμενή των δοκιμών έχει μήκος 100 μέτρα, φάρδος 4.5 μέτρα και το φορείο δοκιμών μας επιτρέπει να κινηθούμε με ταχύτητα από 0.1m/s έως 5.5m/s. Για τη διεξαγωγή των πειραμάτων σχεδιάστηκαν και κατασκευάστηκαν μηχανισμοί που επέτρεπαν την ακριβή τοποθέτηση και ρύθμιση των υδροπτερυγίων, τόσο ως προς τη γωνία πρόσπτωσης (pitch) όσο και ως προς τη
περιστροφή τους (yaw) γύρω από τον άξονα Ζ αλλά και το βύθισμά τους .
Σε υπολογιστικό επίπεδο, χρησιμοποιήθηκε διαθέσιμος κώδικας για την επίλυση της δυναμικής ροής γύρω από μια υδροτομή (Potential Flow Solver), με στόχο τη σύγκριση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν από την υπολογιστική προσομοίωση με εκείνα που συλλέχθηκαν από τις πειραματικές δοκιμές.
Τέλος, πραγματοποιείται η ανάλυση των πειραματικών δεδομένων και η σύγκρισή τους με τα υπολογιστικά αποτελέσματα, προκειμένου να αναπτυχθεί σταδιακά μια μεθοδολογία αξιολόγησης τόσο των πειραματικών όσο και των υπολογιστικών προσεγγίσεων. Η σύγκριση αυτή συμβάλλει στην κατανόηση των ορίων και της ακρίβειας των μεθόδων που χρησιμοποιούνται, με απώτερο στόχο τη δημιουργία αξιόπιστων εργαλείων για τη βελτίωση του σχεδιασμού των υδροπτερυγίων. Παράλληλα, η παρούσα μελέτη αποσκοπεί στη βελτιστοποίηση της ρύθμισης των υδροπτερυγίων σε μικρά σκάφη, επιδεικνύοντας κάποιες πρακτικές λύσεις που μπορούν να ενισχύσουν την αποδοτικότητα και τις επιδόσεις τους. |
el |