Παραμετρική σχεδίαση και υδροδυναμική βελτιστοποίηση πλοίου μεταφοράς χύδην φορτίου - Πλαγιανός, Αντώνιος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ναυτικής και Θαλάσσιας Υδροδυναμικής. Εργαστήριο Ναυτικής και Θαλάσσιας Υδροδυναμικής, 2018)
Οι διεθνείς ναυτιλιακοί οργανισμοί θεσπίζουν συνεχώς νέους κανονισμούς με γνώμονα την ενεργειακή οικονομία και τη μείωση των εκπεμπόμενων ρύπων. Το γεγονός αυτό έχει καταστήσει την ανάγκη για βέλτιστη υδροδυναμική σχεδίαση των πλοίων. Κατά το στάδιο λοιπόν της σχεδίασης, είναι σημαντική η αρχική εκτίμηση και κατεπέκταση η βελτιστοποίηση της υδροδυναμικής συμπεριφοράς των πλοίων με σκοπό την ελαχιστοποίηση της απαιτούμενης ισχύος και ως εκ τούτου στην αποδοτικότερη λειτουργία τους. Μία μέθοδος εκτίμησης των υδροδυναμικών χαρακτηριστικών ενός πλοίου είναι η διεξαγωγή πειραμάτων με μοντέλο υπό κλίμακα σε δεξαμενή. Αυτή η μέθοδος είναι μεν αρκετά αξιόπιστη ως προς τα αποτελέσματα της αλλά έχει κάποια σημαντικά μειονεκτήματα. Τα βασικότερα είναι το υψηλό κόστος, το μεγάλο χρονικό διάστημα που απαιτεί για την ολοκλήρωση της διαδικασίας καθώς και η αδυναμία ευελιξίας σε ένα εύρος πιθανών γεωμετριών καθώς κάθε μοντέλο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μία μόνο συγκεκριμένη μορφή γάστρας. Πλέον έχουν αναπτυχθεί εναλλακτικές μέθοδοι με τη χρήση συστημάτων CAD/CAE, τα οποία έχουν τη δυνατότητα σε συντομότερο χρόνο να παράξουν και να εξετάσουν έναν μεγάλο αριθμό διαφορετικών γεωμετριών. Με αυτόν τον τρόπο , η διαδικασία της βελτιστοποίησης στο στάδιο της σχεδίασης έχει αποκτήσει ιδιαίτερο νόημα. Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη βελτιστοποίηση της υδροδυναμικής συμπεριφοράς ενός πλοίου μεταφοράς φορτίου χύδην (Bulk Carrier). Η εύρεση της βέλτιστης γεωμετρίας ενός πλοίου αποτελεί ένα εξαιρετικά πολύπλοκο πρόβλημα καθώς εξαρτάται από μεγάλο αριθμό παραγόντων τόσο σχεδιαστικών καθώς και εξωτερικών όπως οι διεθνείς κανονισμοί και οι απαιτήσεις του πλοιοκτήτη. Αρχικό στάδιο της στη διαδικασίας της βελτιστοποίησης είναι η δημιουργία εκ νέου μίας παραμετρικής γάστρας όμοιας με την αρχική, εισάγοντας παραμέτρους που αντιπροσωπεύουν τα στοιχεία της τα οποία θα μεταβάλλονται. Το παραμετρικό μοντέλο δημιουργήθηκε με τη χρήση του λογισμικού CAESES. Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε ένας αλγόριθμος βελτιστοποίησης ο οποίος παράγει έναν αριθμό εναλλακτικών γεωμετριών, οι οποίες αξιολογούνται ως προς την αντίσταση και την συμπεριφορά σε κυματισμό. Ο γενετικός αλγόριθμος της παρούσας μελέτης είναι NSGA-II, ο οποίος παρέχεται από το προαναφερθέν λογισμικό. Τέλος, χρησιμοποιήθηκαν δύο εξωτερικά προγράμματα τα οποία υπολόγισαν τα δύο αυτά μεγέθη, το SPP-86 για τον υπολογισμό των δυναμικών αποκρίσεων σε κυματισμούς και το SWAN 2 για τον υπολογισμό της αντίστασης κυματισμού σε ήρεμο νερό. Τελικά, τα χαρακτηριστικά της βέλτιστης γεωμετρίας όπως προκύπτει από την ανωτέρω διαδικασία, παρουσιάζονται και αναλύονται, σε σύγκριση με το πατρικό πλοίο.