Παραμετρική μοντελοποίηση δεξαμενών φορτίου, έρματος και υποστηριζόμενου δικτύου σωληνώσεων με χρήση Autodesk Inventor

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με τον τρόπο ανάπτυξης τρισδιάστατων μοντέλων δεξαμενών φορτίου και έρματος, καθώς και του απαραίτητου δικτύου σωληνώσεων υποστήριξης των ανωτέρω δεξαμενών. Η επίτευξη της μοντελοποίησης των δεξαμενών έρματος και του δικτύου σωληνώσεων πραγματοποιείται με παραμετρικό τρόπο, προκειμένου να καταστεί εφικτή η άμεση επανασχεδίαση των ανωτέρω σε οποιοδήποτε υποκείμενο νέο υπό μελέτη πλοίο. Στα πλαίσια της ορθής παραμετρικής μοντελοποίησης δίδεται ιδιαίτερη έμφαση στον τρόπο σύζευξης τόσο μεταξύ των επιμέρους δεξαμενών, όσο και μεταξύ των δεξαμενών και του παρεχόμενου δικτύου σωληνώσεων, που επιτρέπουν την ομαλή λειτουργία τους. Ο λόγος της παραπάνω ιδιαιτερότητας στη μοντελοποίηση είναι η εξασφάλιση ορθής διάταξης ύστερα από ενδεχόμενη αλλαγή των παραμέτρων των ανωτέρω μοντέλων. Η ανάπτυξη τρισδιάστατων μοντέλων διευκολύνει στον ελέγχου της αναπτυσσόμενης διάταξης από την οπτική γωνία της εργονομικής μελέτης. Το κύριο πλεονέκτημα του παραμετρικού μοντέλου που αναπτύχθηκε στην συγκεκριμένη διπλωματική μελέτη έγκειται στην δυνατότητα αναδιάταξης και τροποποίησής του με άμεσο και ιδιαίτερα εύκολο τρόπο, ακόμα από μη πεπειραμένους χρήστες λογισμικών μοντελοποίησης (CAD). Εκτός του ανωτέρου πλεονεκτήματος, ένα εξίσου σημαντικό πλεονέκτημα που παρέχει το συγκεκριμένο παραμετρικό μοντέλο στον χρήστη, είναι οι εξαγόμενες πληροφορίες σχετικά με ακριβή γεωμετρικά στοιχεία, όπως είναι ο όγκος, το κέντρο βάρους, οι ροπές αδρανείας ως προς τον κεντροβαρικό άξονα του μοντέλου κτλ. Βασιζόμενοι στα παραπάνω πλεονεκτήματα του συγκεκριμένου παραμετρικού μοντέλου, καθίσταται εφικτή και με μεγάλη ακρίβεια, η εκτίμηση της τελικής συμπεριφοράς ενός πλοίου ύστερα από μια υποκείμενη μετασκευή. Η παρούσα διπλωματική εργασία έγινε στα πλαίσια του ερευνητικού προγράμματος REFRESH, στο οποίο συμμετείχε το Εργαστήριο Μελέτης Πλοίου. Αντικείμενο του συγκεκριμένου ερευνητικού προγράμματος είναι η αναβάθμιση της ενεργειακής απόδοσης, τόσο υπαρχόντων πλοίων, όσο και νέων κατασκευών. Για την επίτευξη της οικολογικής λειτουργίας των παραπάνω πλοίων, γίνεται μελέτη σχετικά με την αναδιάταξη των σωληνώσεων, με στόχο την ελαχιστοποίηση των απωλειών τους καθώς και του καθορισμού του βέλτιστου σημείου λειτουργίας διαφόρων εγκατεστημένων μηχανημάτων επί του πλοίου (όπως είναι οι αντλίες κτλ.).

The present thesis deals with the way of developing three-dimensional models of water ballast tanks and cargo oil tank and also with the necessary piping system that supports the above mentioned tanks. The modeling of the cargo oil tanks and the piping system have been developed in parametric way, so the redesign of the above can be achieved directly for any new and under construction (study) ship. Within the boundaries of the correct parametric modeling, emphasis has been given in the coupling not only between the individual tanks, but also between the supplied piping systems, that allows their smooth operation. The reason for this particularity in the modeling is to secure that the order will remain correct even after changes in the parameters of the above models. The development of three-dimensional models facilitates the control of the growing pattern from the perspective of the ergonomic study. The main advantage of the parametric model, which has been analyzed in the present thesis, is its ability to be rearranged and modified in a prompt and very easy way, even by software developing inexperienced users. Besides the above, an equally important advantage that this model provides to the user is the extracted information on accurate geometric data, like the volume, the center of gravity, the mass moments of inertia with respect to center of gravity of the model etc. Based on the properties of the parametric model described above, the estimation of the final behavior of a vessel after an underlying retrofitting becomes feasible and very accurate. The current thesis is part of the research program REFRESH, in which the Ship Design Laboratory was involved. Purpose of this research project is to upgrade the energy efficiency, both of existing vessels and new constructions. To achieve the ecological function of these ships, there is a study on the rearrangement of piping to minimize their losses and determine the optimum operating point of various machines installed on the ship (such as pumps, etc.).