Πειραματική διερεύνηση ρευστοποίησης φορτίου (Cargo liquefaction) και επιπτώσεις στην ευστάθεια πλοίου

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η πειραματική διερεύνηση του φαινομένου της ρευστοποίησης και η επίδρασή του στην ευστάθεια πλοίου μεταφοράς φορτίου χύδην. Χρησιμοποιώντας την πειραματική διάταξη της κινούμενης τράπεζας έξι βαθμών ελευθερίας που είναι εγκατεστημένη στο εργαστήριο της Σχολής Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών, εξετάστηκε η συμπεριφορά δύο διαφορετικών υλικών (άμμος και ελαιοπυρήνας). Τα πειράματα αφορούν δύο είδη κινήσεων (διατοιχισμός|roll και εγκάρσια οριζόντια ταλάντωση|sway) σε ένα συγκεκριμένο και σταθερό εύρος συχνοτήτων και πλατών για την κάθε κίνηση. Ένα από τα βασικά συμπεράσματα της έρευνας είναι ότι το φαινόμενο της ρευστοποίησης εμφανίζεται με διαφορετικό τρόπο σε κάθε ένα από τα εξεταζόμενα υλικά και κατά συνέπεια προκαλεί διαφορετική συμπεριφορά, γεγονός που οφείλεται στον τρόπο διάχυσης της υγρασίας και στο ειδικό βάρος του υλικού. Με βάση τα εξαγόμενα συμπεράσματα, μελετήθηκε η επίδραση της ρευστοποίησης φορτίου στην ευστάθεια πλοίου μεταφοράς φορτίων χύδην. Διαφορετικές περιπτώσεις συντελεστή στοιβασίας και κατανομής φορτίου εξετάστηκαν για την περίπτωση πριν και μετά τη ρευστοποίηση. Παρατηρείται ότι η ομοιογενής φόρτωση φορτίου οδηγεί σε μεγάλη απώλεια ευστάθειας κατά τη ρευστοποίηση του φορτίου, με αποτέλεσμα να προτιμώνται η εναλλασσόμενη ή ανομοιογενής φόρτωση.

Liquefaction of granular materials in a scaled rectangular tank has been experimentally investigated using the recently acquired shaking table facility of NTUA’s School of Naval Architecture and Marine Engineering. Two different kinds of materials (sand and olive pomace) were examined. Several moisture content scenarios were tested. Harmonic forcing was applied on the tank. Specifically, a range of realistic frequencies and amplitudes were scanned. The main focus was to investigate both the critical point of external excitation and the specific way that liquefaction occurs. Results were evaluated in the light of the requirements of the IMSBC code. It is observed that the two materials present a totally different behaviour, which is interpreted to be a result of differences in moisture’s diffusion and in specific gravity. Furthermore, based on the extracted results, we investigated the impact of cargo liquefaction to a bulk carrier’s stability. Different cases of cargo’s stowage factor and load distribution were examined prior and after the liquefaction occurred. As shown, homogeneous loading of cargo leads to great loss of stability after cargo liquefaction and alternating or inhomogeneous loading should be preferred.