Mέγιστη αντοχή Bulk Carrier σε άθικτη και βεβλαμμένη κατάσταση - Iωαννίδης, Δημήτριος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θαλάσσιων Κατασκευών)
Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως σκοπό της να εξετάσει τη μέγιστη αντοχή των πλοίων, που μεταφέρουν φορτίο χύδην (Βulk Carriers), στις καμπτικές καταπονήσεις hogging και sagging, οι οποίες προκύπτουν είτε σαν αποτέλεσμα μιας κατάστασης φόρτωσης του πλοίου, είτε λόγω της επίδρασης κυματισμών και του συνδυασμού αυτών. Για την εκπλήρωση αυτού του σκοπού επιλέγονται δύο πρόσφατα ναυπηγημένα Bulk Carriers, το ένα διπλού τοιχώματος και το άλλο μονού, με όμοιες κύριες διαστάσεις και μεταφορική ικανότητα. Αρχικά ελέγχεται μέσω του λογισμικού MARS 2000 του Γαλλικού Νηογνώμονα (Βureau Veritas) εάν η τοπική και ολική τους αντοχή στις υπηρεσιακές συνθήκες, με τις ορθές τάσεις λόγω διαμήκους κάμψης να διατηρούνται στην ελαστική περιοχή, ικανοποιεί τις προδιαγραφές τις οποίες ορίζουν οι ενοποιημένοι κατασκευαστικοί κανονισμοί (Common Structural Rules - Harmonized) του Διεθνούς Οργανισμού Νηογνωμόνων (International Association of Classification Societies). Στη συνέχεια κάνοντας τις υποθέσεις της θεωρίας δοκών Euler-Bernoulli χρησιμοποιείται η απλοποιημένη επαυξητική-επαναληπτική μέθοδος του Smith για την εύρεση της μέγιστης αντοχής του καθενός Bulk Carrier σε άθικτη κατάσταση. Η μέθοδος επιλύει το πρόβλημα μηδενισμού της συνιστάμενης αξονικής δύναμης, της οποίας η εφελκυστική και θλιπτική συνιστώσα δίνουν σαν ζεύγος δυνάμεων τη στιγμαία καμπτική ροπή. Οι πλαστικές παραμορφώσεις, οι οποίες υπεισέρχονται μετά από κάποιο σημείο επιβολής καμπυλότητας στο πλοίο-δοκό, εισάγουν τη μη γραμμικότητα στο πρόβλημα. Επομένως η τελική αστοχία του κάθε στοιχείου της κατασκευής προκύπτει με ελαστο-πλαστική κατάρρευση ή ελαστο-πλαστικό λυγισμό, όπως θα εξηγηθεί στο Κεφάλαιο 3. To πρόβλημα μηδενισμού της συνιστάμενης αξονικής δύναμης επιλύεται μέσω της μετατόπισης του ουδέτερου άξονα της κάμψης. Όσον αφορά τη βεβλαμμένη κατάσταση του Bulk Carrier, θεωρούνται τρία σενάρια βλάβης με βάση τους κανονισμούς CSR-H τα οποία είναι: α) συμμετρική προσάραξη (grounding), β) πλευρική προσάραξη (lateral grounding) και γ) σύγκρουση (collision). Για τα σενάρια β και γ, όπου προκύπτει γεωμετρική ασυμμετρία στη διατομή του πλοίου, εφαρμόζεται η τροποποιημένη επαυξητική-επαναληπική μέθοδος, η οποία λαμβάνει υπόψη της και την περιστροφή του ουδέτερου άξονα, πέραν της μετατόπισης, η οποία εξασφαλίζει το μηδενισμό της οριζόντας ροπής. Ωστόσο, οι κανονισμοί CSR-H εφαρμόζουν και για τις βεβλαμμένες καταστάσεις την απλοποιημένη μέθοδο του Smith. Επομένως ελέγχεται κατά πόσο η αγνόηση της περιστροφής του ουδέτερου άξονα επηρεάζει τον ακριβή υπολογισμό της μέγιστης αντοχής. Τα αποτελέσματα των δύο Bulk Carriers, σχετικά με τη μέγιστη αντοχή τους σε άθικτη και βεβλαμμένη κατάσταση, συγκρίνονται μεταξύ τους και αξιολογούνται. Σε σύγκριση με τις προβλεπόμενες από τους κανονισμούς φορτίσεις εμφανίζουν μεγάλα αποθέματα αντοχής μέχρι την κατάρρευση. Προκύπτει δε ότι το Βulk Carrier Διπλού Τοιχώματος εμφανίζει μεγαλύτερη μέγιστη αντοχή στην άθικτη κατάσταση υπό sagging. Παράλληλα εξετάζεται κατά πόσον μειώνει κάθε βλάβη τη μέγιστη αντοχή του καθενός Bulk Carrier. To Bulk Carrier Μονού Τοιχώματος αποδεικνύεται πιο ανθεκτικό κατόπιν βλάβης.