Μελέτη προσράξεων πλοίων με χρήση της μεθόδου των πεπερασμένω στοιχείων

Abstract

Το πρόβλημα που αντιμετωπίζεται στην παρούσα εργασία είναι αυτό της προσάραξης χωρίς πρόσω κίνηση όπου το πλοίο έρχεται σε επαφή με τον θαλάσσιο πυθμένα λόγω κατακόρυφης κίνησης του με αποτέλεσμα να ασκούνται σε αυτό κυρίως κατακόρυφες δυνάμεις (stranding). Η κίνηση αυτή του πλοίου, είναι απόρροια της εξέλιξης του φαινομένου της άμπωτης. Στόχος είναι ο προσδιορισμός της απόκρισης του προσαραγμένου πλοίου όσο το φαινόμενο της άμπωτης εξελίσσεται. Οι δυνάμεις που αναπτύσσονται στο σύστημα πλοίο-θαλάσσιος πυθμένας, καθορίζονται απο την κατανομή του βάρους του πλοίου, τη γεωμετρία της γάστρας του και την στιβαρότητα της κατασκευής του. Κατα την επικάθιση, ο πυθμένας του πλοίου παραμορφώνεται λόγω της φόρτισης που δέχεται απο το βράχο. Όσο η φόρτιση αυτή αυξάνεται, οι παραμορφώσεις γίνονται εντονότερες και οδηγούν σε αστοχίες της κατασκευής. Η αντίσταση της κατασκευής του πυθμένα στη διείσδυση του βράχου μελετάται με τη χρήση της μεθόδου των πεπερασμένων στοιχείων. Προσομοιώσεις προσάραξης σε διάφορες θέσεις στον πυθμένα του πλοίου, αλλά και για διάφορες μορφές θαλάσσιου πυθμένα, λαμβάνουν χώρα ώστε να εξεταστεί η επίδραση αυτών των παραμέτρων στη συμπεριφορά στης κατασκευής. Οι κινήσεις του πλοίου σαν στέρεο σώμα, και η τελική του θέση προσδιορίζονται με τη χρήση μιας επαναληπτικής μεθόδου που βασίζεται στην ικανοποίηση των εξίσώσεων ισορροπίας δυνάμεων και ροπών.

Groundings accidents are usually distinguished between power groundings and strandings. During power grounding, a ship has a forward speed with her bottom in contact with the sea bed. When a ship is stranded the ship rests on the sea bed, which induces transverse loading on her bottom structure. Standing may occur during tidal action, or, as it usually happens, it follows power grounding, when the ship stops. The work reported in the paper investigates the loading on stranded ships. The contact forces between the ship and the sea bed are determined on the basis of the weight distribution, the hull shape and the stiffness of the bottom structure. The latter is determined using the finite element code ABAQUS. Various shapes of contact surfaces are anticipated to examine its effect on the stiffness of the bottom. The final position of the ship on the sea bed is found using an iterative procedure. The bending moment and the shear force distributions on the hull are presented both in still water and waves.