Upload
others
View
14
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
HRVATSKO DRUŠTVO ZA MEHANIKU
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH
KONSTRUKCIJA – ODABRANI PROBLEMI
Nikola Vladimir
Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje
Zagreb, 19. travnja 2012.
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Sadržaj
1. Uvod
2. Hidroelastičnost brodskih konstrukcija
3. Napredni gredni strukturni model
4. Hidrodinamički model
5. Hidrostatički model – povratna krutost
6. Linearna krutost pritegnutih (TLP) platformi
7. Verifikacija postupka za hidroelastičnu analizu
8. Razvijena programska podrška
9. Hidroelastični odziv velikog kontejnerskog broda
10. Zamorno oštećenje s utjecajem hidroelastičnih učinaka
11. Dinamički odziv pritegnute (TLP) platforme
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Istraživanje hidroelastičnosti brodskih i pomorskih konstrukcija na Zavodu za brodogradnju i pomorsku tehniku, FSB Zagreb
I. Senjanović, Š. Malenica, M. Tomić, N. Hadžić, (S. Tomašević)
Projekti:
- Opterećenje i odziv brodskih konstrukcija, MZOŠ RH
trajanje: 5 god., voditelj: akademik Ivo Senjanović
- EU FP7 projekt Tools for Ultra
Large Container Ships – TULCS
trajanje: 3 god.,
koordinator: dr. sc. Šime Malenica,
Bureau Veritas, Pariz
1. Uvod
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Uobičajeni postupak određivanja odziva broda na valnu uzbudu
- hidrodinamička analiza broda kao krutog tijela
- prenošenje tlakova i ubrzanja na strukturni model
- strukturna, kvazistatička, frekvencijsko područje
- približan postupak (dovoljno dobar za brodove veće krutosti)
Kontejnerski transport (jednostavnost, brzina, sigurnost, niski jedinični troškovi, usklađenost s drugim oblicima transporta)
Suvremeni kontejnerski brodovi:
- izvan iskustvenih baza na kojima se temelje pravila klasifikacijskih društava
- provedba izravnih proračuna opterećenja i odziva
- snižena krutost, visoke susretne frekvencije
- prirodne frekvencije mogu upasti u područje frekvencija valne uzbude (više nije moguće zanemariti interakciju fluid-konstrukcija)
- prve prirodne frekvencije pripadaju spregnutim horizontalnim i torzijskim vibracijama
Emma Maersk, 14500 TEU Rigoletto, 9200 TEU
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Alternativa:
HIDROELASTIČNI PRORAČUNSKI MODEL
Prednosti:
- fizikalno točnija idealizacija distribucije opterećenja (istovremeno uzimanje u obzir gibanja broda i njegovih elastičnih deformacija)
- točnija provjera zadovoljavanja projektnih kriterija
Mogućnosti:
- 1D FEM model + 3D hidrodinamički model
- 3D FEM model + 3D hidrodinamički model
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Ponašanje brodskih i pomorskih konstrukcija u njihovom eksploatacijskom okruženju – rezultat spregnutog djelovanja fluida i same konstrukcije – postaje raširenije 70-ih godina 20. st.
Problemi vibracija trupa uslijed djelovanja valova kod brodova za prijevoz rasutog tereta na Velikim Jezerima
Bishop i Price, niz publikacija, knjiga Hydroelasticity of Ships, 1979.
- kombinacija Timošenkove grede (strukturni model) s dvodimenzionalnom hidrodinamičkom teorijom – jedinstvena teorija grednih odsječaka, uspješna simulacija ponašanja tadašnjih brodova na valovima, potvđeno eksperimentalno
- 80-ih godina 20. st. u suradnji s Wuom proširuju postojeći koncept zamjenom metode odsječaka trodimenzionalnom teorijom potencijalnog strujanja (primjena na plovne objekte proizvoljnog oblika)
2. Hidroelastičnost brodskih konstrukcija
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Značajan napredak u razvoju i primjeni hidroelastičnih modela
(linearni, nelinearni, vremenska domena, frekvencijska domena,
višetrupni brodovi, globalni odzivi, lokalni odzivi, stacionarna i
tranzijentna opterećenja i odzivi) - posebice u primjeni
hidroelastičnih modela za analizu odziva u vertikalnoj ravnini
Hidroelastičnim analizama podvrgavaju se:
- vrlo velike plutajuće konstrukcije (VLFS)
- plutajući aerodromi i dokovi
- samopodizne platforme u teglju
- SWATH (Small Waterplane Area Twin Hull) brodovi
- brodovi za prijevoz rasutog tereta
- veliki kontejnerski brodovi
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Suhi prirodni oblici vibriranja oplakane površine
Hidroelastični
FSB-BV
model
d( )
dvi
i N vi
wz z w
x h i k
d
dhi
i hi
wy w
x h i j
( )i i S iz z y h j k
d d
( )d d
hi ii hi i S i
wy u w z z y
x x
h i j k
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Metodologija hidroelastične analize
Hidroelastični model
zahtijeva definiciju:
- strukturnog modela
- hidrodinamičkog modela
- hidrostatičkog modela
2( ) ( )
, , - matrica krutosti konstrukcije,
matrica prigušenja i matrica mase
- matrica povratne krutosti
- hidrodinamičko prigušenje
- pridružena masa
- m
k C d B m A ξ F
k d m
C
B
A
ξ
i
odalne amplitude
- valna uzbuda
- susretna frekvencija
F
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Analogija između utjecaja smicanja
na savijanje i utjecaja smicanja
na uvijanje
(Pavazza, 1991., 1993., 2005.)
Ref. (FEM formulacija)
Senjanović , Tomašević, Vladimir: An advanced theory
of thin-walled girders with application to ship vibrations,
Marine Structures, 2009.
2
2
2
2
,
,
b bb s s
s
w tt s s
s
EI ww w w w
GA x
EI
GI x
Savijanje i uvijanje grede
3. Napredni gredni strukturni model
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Teorija uvijanja tankostijenih nosača
+ teorija savijanja ortotropne ploče (Szilard, 2004.)
Korekcija modula torzije otvorenog dijela trupa
3D FEM model trupa pontona s
pregradama
Deformacija pregrade, 3D FEM
model
Skica skladišta kontejnerskog broda
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Poprečne pregrade kontejnerskog broda, a) vodonepropusna, b) propusna
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Deformacija pregrade
2 2
, 1 2
y z zu y z y z d
b H H
Pomaci pregrade:
Energija deformacije stool-a:
2 222
3
3 32
2
12 972 1
10 1
1 116 32 8 1431
1 35 105 75 75
sb sb sts
s
g y z y z t
h I I bIhU E
b b A
H b Hb HbU i i i i i E
b H
Energija deformacije pregrade:
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
2
1 0
4 11 ,
g s
t t
t
U UCaI I C
l I l E
Efektivni parametar krutosti:
Uzdužni presjek skladišnih prostora
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Strojarnica VLCS/ULCS je relativno
kratka (l:B=1:2)
Nije efektivna u potpunosti
Cilj: odrediti efektivne parametre krutosti
za primjenu na konačne elemente
Energetski pristup
Ideja:
Refs.
- Senjanović , Vladimir, Tomić: The contribution of
the engine room structure to the hull stiffness of
large container ships, International Shipbuilding
Progress, 2010.
- Senjanović, Vladimir, Tomić: Investigation of
torsion, warping and distortion of large container
ships, Ocean Systems Engineering, 2011.
Otvoreni i zatvoreni segmenti trupa
1t tI C I
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Deformacija krmenog dijela kontejnerskog
broda nosivosti 11400 TEU
Deformacija krmenog dijela
kontejnerskog broda nosivosti
7800 TEU
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Ponton sa strojarnicom bez pregrada
Ponton sa strojarnicom i pregradama
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Superelementi:
a) Otvoreni
b) Otvoreni s pregradom
c) Zatvoreni (strojarnica)
a) c)
b)
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Deformacija strojarnice u 3D
modelu
Deformacija gornje palube i rotacija dvodna,
a – ptičji pogled, b – bočni pogled
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
2
22
2
2 22
1 2
32
1
2
32
d2 1
d
d d1 1d d
2 d 2 d
1
4 1
,
1 2 1
D B D B t
b b
bs b
b b
b s
b b
t t
D Bi
t
t
U U U w w ψ
y yu U
b b
uEI a yu ν U
GA y b b
u uE EI y GA y
y y
I C I
aν t w w k
E bC
E aν I a
b
2
1 1
i iV hk
V h
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Uvijanje segmentnog nosača
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Kutovi uvijanja segmentnog pontona bez
pregrada
Uzdužni pomaci palube i dna segmentnog
pontona bez pregrada
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Kutovi uvijanja segmentnog pontona s
pregradama
Uzdužni pomaci palube i dna segmentnog
pontona s pregradama
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Postupak sprezanja ne ovisi o hidrodinamičkom modelu
Frekvencijska domena (amplitude sila i pomaka)
Potencijalna teorija, slučaj bez brzine napredovanja
Ukupni potencijal brzine (Laplaceova dif. jedn. + zadane rubne vrijednosti)
Dekompozicija potencijala
Nakon što se odredi potencijal mogu se odrediti hidrodinamičke sile (integracijom tlaka preko oplakane površine)
( )
1
, e
- potencijal nailaznog vala
- difrakcijska komponenta
- radijacijska komponenta
, - valna amplituda i frekvencija
N
z ix
I D j Rj I
j
I
D
Rj
gAi i
A
4. Hidrodinamički model
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Ukupni linearizirani tlak (Bernoullijeva jednadžba)
Najprije se razmatra dio vezan uz potencijal brzine (dijeli se na uzbudnu i radijacijsku komponentu)
Posljednja jednadžba se razdvaja na modalnu inercijsku silu i silu prigušenja (povezane s ubrzanjem i brzinom)
p i gz
2
1
( ) d , dN
DI R
i I D i i j Rj i
jS S
F i S F S
h n h n
2
1
1
Re( ) , Re d
Im( ) , Im d
, - elementi matrica dodatne mase i prig.
Na R
i i j ij ij Rj i
j S
Nv R
i i j ij ij Rj i
j S
ij ij
F F A A S
F F B B S
A B
h n
h n
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Povratna krutost (restoring stiffness)
Hidromehanički i strukturni pristup
Otvoren problem
Price & Wu, 1985.
Newman, 1994.
Riggs, 1996.
3
j i
ij k k
S
C g h h n dS
3 ,
i i j
ij l l k k
S
C g h Zh h n dS
3 , 3,
i i j i j
ij l l k k S k k
S V
C g h Zh h n dS g h h dV
5. Hidrostatički model – povratna krutost
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Huang & Riggs, 2000.
Malenica, 2003. (Senjanović et al., 2008.)
Molin, 2003.
3 , , , ,
i j j i j i j
ij k l l k l k l k lm k l k m
S S V
C g h h Zh n dS g Zh h n dS h h dV
3 , , ,
3,
j i j i j j i
ij k k l k l k l l k l k l k
S S S
i j
S k k
V
C g h h n dS g Zh h n dS g Z h n h n h dS
g h h dV
j j i j i i j
ij z
S
j i
s z
V
C g h Z Z dS
g h dV
h h n h h h h n
h
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Riggs, 2008., (discussion, Ocean Engineering)
Senjanović, 2008., (reply to Professor Riggs, Ocean Engineering)
Posljednja istraživanja
Ref. Senjanović, Vladimir, Tomić: Formulalation of consistent restoring stiffness in
ship hydroelastic analysis, Journal of Engineering Mathematics, 2012.
Konzistentna formulacija – primjena na brod
Potpuna formulacija – primjena na pomorsku konstrukciju
d
d
d
p i i i j
ij x x y y z z z
S
jj jynh i i i x z
ij x x y y z z
S
j j j
m i i iz z z
ij s x y z
V
p nh m
ij ij ij ij
C g h n h n h n h S
hh hC g Z h n h n h n S
x y z
h h hC g h h h V
x y z
C C C C
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Pritegnuta platforma (TLP) - poluuronjiva platforma usidrena
vertikalnim napregnutim pritegama, sastoji se od pontona,
stupova i palube s opremom za bušenje. Prirodni oblici: - vertikalni visokofrekventni, uslijed velike krutosti pritega (na rastezanje), poniranje, ljuljanje, posrtanje pobuđuju se valnim silama prvog reda - horizontalni niskofrekventni, uslijed male geometrijske krutosti pritega, zalijetanje, zanošenje i zaošijanje, pobuđuju se valnim silama drugog reda
6. Linearna krutost pritegnutih (TLP) platformi
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
- ishodište koordinatnog sustava u središtu vodne linije
- trup platforme tretira se kao kruto tijelo
- ukupna krutost:
TLP s dvije osi simetrije i N pritega
C G
PK K C K
C
K - konvencionalna krutost pritega
C - povratna krutost platforme
G
K - geometrijska krutost pritega
- komponente gibanja:
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Ukupna matrica krutosti
Dijagonalna – središnja točka dna platforme predstavlja pol P oko kojeg se platforma rotira,
nema sprege između pojedinih stupnjeva slobode (preko matrice krutosti)
11 22 33
1
,N
nWL
n
T EAK K K gA
L L
44
1
Nx
WLX B G n T
n
EIK gI Uz Qz T z
L
55
1
Ny
WLY B G n T
n
EIK gI Uz Qz T z
L
2 2
66
1
Nn
n n
n
TK x y
L
Model krutosti za TLP:
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
BGO First, Toulon, Francuska
Prijenosna f. mom. uvijanja, χ = 60°
Prijenosna f. horiz. mom. savijanja, χ = 60°
7. Verifikacija postupka za hidroelastičnu analizu
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Modelska ispitivanja u Canal de
Experiencias Hidrodinámicas de El
Pardo (CEHIPAR), Madrid
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
STIFF
površina poprečnog presjeka, momenti tromosti presjeka, smična površina, modul torzije, vitoperenja, smika za zatvorene i otvorene presjeke (efektivne vrijednosti za pretpostavljene sinusoidalne deformacije)
HYELACS
hidroelastični odziv broda (u vremenskoj domeni,
u frekvencijskoj domeni)
8. Razvijena programska podrška
Program STIFF
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Kontejnerski brod nosivosti 11400 TEU
9. Hidroelastični odziv velikog kontejnerskog broda
Duljina preko svega LOA = 363,44 m
Duljina između okomica Lpp = 348,0 m
Širina B = 45,6 m
Visina H = 29,74 m
Gaz T = 15,0 m
Brzina V = 25,4 čv
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Prvi prirodni oblik vertikalnih vibracija kontejnerskog broda, 3D FEM i 1D FEM
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Drugi prirodni oblik vertikalnih vibracija kontejnerskog broda, 3D FEM i 1D FEM
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Prvi prirodni oblik spregnutih vibracija kontejnerskog broda, 3D FEM i 1D FEM
Drugi prirodni oblik spregnutih vibracija kontejnerskog broda, 3D FEM i 1D FEM
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Hidrodinamički model kontejnerskog broda
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Prijenosna funkcija vertikalnog momenta savijanja, χ=120°, U=24,7 kn
Globalni hidroelastični odziv
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Prijenosna funkcija horizontalnog momenta savijanja, χ=120°, U=24,7 kn
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Prijenosna funkcija momenta uvijanja, χ=120°, U=24,7 kn
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Prijenosna funkcija vertikalnog momenta savijanja, χ=120°, U=15,75 kn
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Prijenosna funkcija horizontalnog momenta savijanja, χ=120°, U=15,75 kn
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Prijenosna funkcija momenta uvijanja, χ=120°, U=15,75 kn
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Globalni odziv broda
(frekvencijsko područje)
Zamorno oštećenje
(spektralni postupak)
1D FEM + 3D BEM (FSB Zagreb)
3D FEM + 3D BEM (BV, Pariz)
Program StarSpec (FATA)
Palmgren-Miner model
10. Zamorno oštećenje s utjecajem hidroelastičnih učinaka
1
k
i
i i
nD
N
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Razmatrani strukturni detalj
Položaj razmatranog strukturnog
detalja na brodu
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Fina mreža 3D FEM modela
potkonstrukcije
3D FEM model potkonstrukcije
1D FEM + 3D BEM
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Deformirani 3D FEM model potkonstrukcije, ω=0,90 rad/s, a) realna komponenta,
b) imaginarna komponenta
a) b)
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Distribucija naprezanja u strukturnom detalju, ω=0,90 rad/s, a) realna komponenta, b)
imaginarna komponenta
a)
b)
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Prijenosna funkcija
naprezanja središnjeg
konačnog elementa trake,
1D FEM + 3D BEM model
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Prijenosna funkcija
naprezanja središnjeg
konačnog elementa trake,
3D FEM + 3D BEM model
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Usporedba prijenosnih funkcija naprezanja
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
TLP spar bez vjetroturbine.
Hidrodinamički dio problema i jednadžba gibanja – HYDROSTAR
Dva slučaja: HMPE pritege (E=2,5 1010 N/m2) i čelične pritege (E=2,06 1011 N/m2)
Promjer 4 m Dubina vode 200 m
Gaz 10 m Masa 49002.3 kg
Debljina stijenke 25.3 mm Masa uzgona 149887.8 kg
Duljina prečke 5 m COG - 6.698 m
Širina prečke 1 m COB - 5.687
Promjer užeta 50 mm Jxx 1140080.9 kgm2
Broj užadi 1/prečka Jyy 11400809.9 kgm2
Duljina užeta 190 m Jzz 451478 kgm2
Značajke
11. Dinamički odziv pritegnute (TLP) platforme
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
TLP - HMPE tendons, surge transfer function
0
1
2
3
4
5
6
0 0.5 1 1.5 2 2.5
w [rad/s]
[m/m
]
Senjanovic
Malenica
Jain
Low
TLP - HMPE tendons, heave transfer function
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0 0.5 1 1.5 2 2.5
w [rad/s]
[m/m
]
Senjanovic
Malenica
Jain
Low
TLP - HMPE tendons, pitch transfer function
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
0 0.5 1 1.5 2 2.5
w [rad/s]
[deg
/m]
Senjanovic
Malenica
Jain
Low
TLP - STEEL tendons, pitch transfer function
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0 0.5 1 1.5 2 2.5
w [rad/s]
[deg
/m]
Senjanovic
Malenica
Jain
Low
HIDROELASTIČNOST BRODSKIH I POMORSKIH KONSTRUKCIJA - ODABRANI PROBLEMI Hrvatsko društvo za mehaniku, Zagreb, 19. travnja 2012.
Hvala na pozornosti!!!