Projekt EUREKA E!3065 „Incowatrans” „Nowa generacja przyjaznych środowiskowo statków śródlądowych i przybrzeżnych dla polskiego systemu dróg wodnych relacji wschód-zachód” "Projekt wstępny konstrukcji członowego statku turystycznego” Podsumowanie prac nad konstrukcją   1 Seminarium - Gdańsk, 14.02.2007 Autor: Adam Szarnik

Zakres i chronologia wykonanych prac: Prace nad sposobem modelowania MES konstrukcji kadłuba z paneli typu „sandwich” Wstępne opracowanie i zwymiarowanie kilku wariantów koncepcji konstrukcji kadłuba barki hotelowej – wariant 1, wariant 2, wariant 3 Wstępne oszacowanie wytrzymałości proponowanych w koncepcjach połączeń paneli Wstępna koncepcja konstrukcji kadłuba barki hotelowej Wstępna koncepcja konstrukcji kadłuba pchacza Opracowanie modelu 3D w celu wizualizacji barki hotelowej Projekt wstępny konstrukcji członowego statku turystycznego – obliczenia wytrzymałościowe, dokumentacja konstrukcyjna 2

Prace nad sposobem modelowania MES konstrukcji kadłuba z paneli typu sandwich: Podstawowym celem pracy było stworzenie zastępczego modelu powłokowego panelu typu sandwich, posiadającego równoważne bryłowemu właściwości, w stopniu, który na etapie opracowywania koncepcji pozwoliłby w sposób racjonalny opracować model 3D i stosunkowo szybko wykonać obliczenia Metodą Elementów Skończonych (MES) kilku różnych wariantów fragmentu konstrukcji kadłuba barki. Niezbędne było takie dobranie charakterystyk zastosowanych elementów, aby przy danym obciążeniu model bryłowy (odniesienia) oraz powłokowy (zastępczy) posiadały dostatecznie dokładnie zbliżony rozkład przemieszczeń i naprężeń. Przemieszczenia pionowe Uz - model bryłowy Przemieszczenia pionowe Uz - model powłokowy 3

Wstępne opracowanie i zwymiarowanie konstrukcji kadłuba barki hotelowej – wariant 1 Opracowano pierwszy wariant koncepcji konstrukcji modułu kabin pasażerskich barki hotelowej. Zostały wykonane również wstępne obliczenia oszacowujące wymiary elementów konstrukcji, zarówno według Przepisów Polskiego Rejestru Statków, jak i przy użyciu Metody Elementów Skończonych (programem ANSYS). 4

Wstępne opracowanie i zwymiarowanie konstrukcji kadłuba barki hotelowej – wariant 2 Opracowano drugi wariant koncepcji konstrukcji modułu kabin pasażerskich barki hotelowej. Zostały wykonane również wstępne obliczenia oszacowujące wymiary elementów konstrukcji, zarówno według Przepisów Polskiego Rejestru Statków, jak i przy użyciu Metody Elementów Skończonych (programem ANSYS). 5

Wstępne opracowanie i zwymiarowanie konstrukcji kadłuba barki hotelowej – wariant 3 Opracowano trzeci wariant koncepcji konstrukcji modułu kabin pasażerskich barki hotelowej. Zostały wykonane również wstępne obliczenia oszacowujące wymiary elementów konstrukcji, zarówno według Przepisów Polskiego Rejestru Statków, jak i przy użyciu Metody Elementów Skończonych (programem ANSYS). 6

Wstępne oszacowanie wytrzymałości proponowanych połączeń paneli Oszacowano wytrzymałość zaproponowanych połączeń pomiędzy poszczególnymi panelami “sandwich”. Analizę przeprowadzono Metodą Elementów Skończonych przy pomocy programu ANSYS. W obliczeniach zastosowano odpowiednie obciążenia oraz warunki brzegowe w postaci przemieszczeń, uzyskane z analizy modelu części środkowej barki w zależności od rozpatrywanego wariantu koncepcji konstrukcji. 7

8

9

10

Koncepcja konstrukcji kadłuba barki hotelowej i pchacza Celem tej części pracy było opracowanie, na podstawie wcześniejszych analiz i opracowań, koncepcji konstrukcji barki hotelowej i pchacza jako bazy do modyfikacji i dalszych prac projektowych. Konstrukcja barki hotelowej i pchacza w części mieszkalnej wzorowana jest na jednej z wersji wariantu 3 w stosunku do której, przeprowadzono niewielkie zmiany, mające na celu poprawienie własności wytrzymałościowych oraz technologiczności konstrukcji. Zmieniono przede wszystkim grubość poszyć paneli pokładu nadbudówki oraz niektóre z proponowanych połączeń paneli. Powstała również bardzo wstępna koncepcja konstrukcji części skrajnych barki i pchacza. Na tym etapie obliczenia wykonano w oparciu o trójwymiarowy model MES obejmujący swym zakresem cały kadłub barki i pchacza. 11

8 9 10 12

Opracowanie modelu 3D i wizualizacja barki hotelowej Celem pracy było wykonanie trójwymiarowego modelu CAD barki hotelowej oraz jej wizualizacja. Do modelowania oraz wizualizacji użyto programu CAD SolidEdge. 13

14

Projekt wstępny konstrukcji członowego statku turystycznego - obliczenia wytrzymałościowe, dokumentacja konstrukcyjna Na podstawie zdobytych doświadczeń i wykonanych prac koncepcyjnych na tym etapie projektu podjęto decyzje o wyborze, najbardziej zbliżonej do docelowej, postaci konstrukcji. Wykonano dla tej postaci obliczenia wytrzymałościowe oraz opracowano dokumentację konstrukcyjną o poziomie szczegółowości projektu wstępnego. Opracowana dokumentacja ma służyć jako baza do dalszych prac dla Generalnego Projektanta i Zespołów projektujących siłownię, systemy instalacji czy wyposażenie jak również do kolejnej iteracji prac nad poprawą i ulepszaniem samej konstrukcji. W opracowanym rozwiązaniu zdecydowano się pozostać przy pierwotnej koncepcji postaci konstrukcji składającej się w znacznej części z paneli „sandwich” choć w stosunku do wcześniejszych koncepcji zrezygnowano z ich zastosowania na grodzie czy fragmenty burt. Zakres obliczeń dostosowano do wstępnego charakteru projektu i służy on na tym etapie jako oszacowanie wymiarów konstrukcji stanowiące punkt wyjścia na dalszych etapach projektowania. Założono, że na kolejnych etapach projektowania obliczenia MES będą miały bardziej rozbudowany zakres i poziom szczegółowości. 15

Zład poprzeczny – barka hotelowa Model MES fragmentu konstrukcji Zład poprzeczny – barka hotelowa Model MES przykładowego połączenia 16

Podsumowanie Na podstawie wykonanych prac projektowych można stwierdzić, że koncepcja budowy członowego statku rzecznego składającego się w znacznej części z paneli typu sandwich z wypełnieniem jest wykonalna i spełnia przyjęte wstępne założenia projektowe, zarówno co do masy statku jak i maksymalnych gabarytów elementów konstrukcji kadłuba. Koniecznym wydaje się opracowanie specjalnej technologii budowy jednostek z paneli typu sandwich, z uwagi na nowe sposoby połączeń elementów konstrukcyjnych oraz występujące w konstrukcji blachy o małych grubościach Na kolejnych etapach projektowania wskazane jest opracowanie typoszeregu węzłów stanowiących wzajemne połączenia paneli sandwich jak również paneli z klasyczną postacią konstrukcji. Na dalszych etapach projektowania jednostki konieczna będzie również dokładna analiza wytrzymałościowa paneli typu sandwich oraz ich połączeń. 17