National Transport Library Research Database

Dynamisk fartygsdimensionering (Dynamic design of ships)

  • Nisbet, Jonny
  • SSPA Sweden AB, Svenskt företag eller organisation, 556224-1918
Sponsors, duration, budget: Trafikverket ; 2017-03-01 -- 2019-09-30 Registration number:
  • Trafikverket 2017/41844
Subject(s): Online resources: Abstract: I utvecklingen mot effektivare transporter, energisnål operation och minskad miljöpåverkan till sjöss tenderar skroven att bli större än tidigare (IMO 2015). Det finns en stor potential att förbättra ett fartygs effektivitet genom att optimera skrovkonstruktionen för att reducera vikt och stålåtgång så att kostnaden för att bygga och operera fartyget minskas. I denna process är det oerhört viktigt att säkerställa att förändringar i konstruktionen görs på ett säkert sätt. Man måste utvärdera vilken inverkan mindre stålåtgång och förändrad konstruktion har på fartygets skadetålighet mot vind- och våglaster samt dess dynamiska respons vid dessa yttre laster. Enligt en studie av IMO (IMO 2009) är potentialen 2-20 % reducering av växthusgaser för en optimerad skrovkonstruktion och reducerad vikt. För att säkerställa att framtidens lättare skrovkonstruktioner klarar kraven på hållfasthet, sjöegenskaper, miljökrav och säkerhet till sjöss krävs ökad förståelse kring hur olika krav och lösningar påverkar hela den komplexa fartygskonstruktionsbilden. Idag föreligger en brist i dimensionerande regelverk som inte fullt ut tar hänsyn till interaktionen mellan vågornas belastningar och fartygs dynamiska respons med tillräckligt stor säkerhetsmarginal mot fartygskonstruktionens skadetålighet. Studier rapporterar att flera fartygstyper har ökade problem pga vågbelastningar som lett till resonans (springing) eller avtonande vibrationer (whipping) i skrovbalken. Detta har yttrat sig i att stora fartyg har knäckts och konstruktioner gått sönder på grund av en kombination av utmattning och överskridande av global långskeppsstyrka. Brist på grundläggande förståelse kan också leda till den motsatta effekten, dvs att fartygen konstrueras så att de är överdimensionerade vilket leder till en högre egenvikt med för stort deplacement, vilket i sin tur leder till onödigt hög energiförbrukning och ökad miljöpåverkan. Projektet avser att bedriva gemensam forskning och utveckling av förfinade metoder för dynamisk dimensionering av fartyg, och för att öka förståelsen kring dynamiska belastningar på fartyg, dvs hur vind- och våglaster påverkar strukturresponsen. Målen i denna ansökan är att: * Skapa en kombinerad metod och modellförsöksuppställning för utvärdering av skrovbalkens respons för ett fartygsskrov i sjö; * Utvärdera numeriska metoder för simulering av global och lokal strukturrespons; * Validera modellförsök och numeriska beräkningar mot fullskaleförsök och mätningar. I denna ansökan söks delfinansiering för projektet. Projektdeltagarna avser också att söka ytterligare finansiering i en gemensam ansökan till Energimyndigheten under våren 2017. Projektet har fått delfinansiering från Hugo Hammars fond. Metod- och modellutvecklingen är central tillsammans med modell- och fullskaleförsöken för att utvärdera validiteten av kvasistatisk eller dynamisk analys. Projektet kommer att bidra till internationell forskning i framkant ledd av kommittén ISSC-ITTC Cooperation (se avsnittet ”Projektidé och bakgrund”) genom att bl.a föreslå en rationell och tillförlitlig metodik användbar vid fartygsprojektering eller retrofitting. Genom att utveckla en modellförsöksuppställning för testning av strukturrespons i vågor och utveckla förädlade simuleringsmodeller är förhoppningen att mer energieffektiva skrov kan konstrueras, vilket minskar miljöpåverkan samt stärker konkurrenskraften för redare, varv och fartygskonstruktörer. För projektdeltagarna innebär projektet en kunskapsuppbyggnad som stärker den nationella kompetensen inom området dynamisk fartygsdimensionering som är ett strategiskt viktigt område i framtiden, vilket är uppmärksammat av internationella samarbetsorganisationer (ITTC och ISSC).Abstract: In order to develop ships for more efficient transport at sea, with reduced specific fuel consumption and emissions, the tendency is to design larger ships. There is a big potential to develop ships for more efficient transport at sea by optimizing the construction to reduce weight and steel and lower the cost for building and operating the ship. In this process it is of first importance to ensure that any changes in the construction is done in a secure way. The effect of less steel and changed construction in the ships damage tolerance against wind and wave loads, and the dynamic response of those external forces, has to be evaluated. According to a study from IMO 2009 the potential is a 2-20 percent reduction in greenhouse gases for an optimized hull construction and reduced weight. To ensure that legislation is followed with respect to structural strength, seakeeping characteristics, environmental requirements and safety at sea more knowledge is required to understand how requirements and solutions affect the complex construction of the ship. Today there is a lack of guidelines and regulations which accounts for the dynamic loads on the ship when it is operating in wind and waves. Studies report that ships of different types have increased problem due to wave loads leading to resonance (springing) or fading vibrations (whipping) in the hull beam. This has led to ships that have cracked and constructions have broken due to a combination of fatigue and exceedance of global longitudinal strength. A lack of basic understanding may lead to the opposite effect, i.e. ships are designed to be oversized leading to higher weight and larger displacement, leading to unnecessarily high fuel consumption and increased environmental impact. The project aims to conduct joint research and development of refined methods for dynamic design of ships, to increase the knowledge about how dynamic loads on ships affects the structural response.
Item type: