Contribuţii privind comportarea structurilor navale optimizate în condiţii de val extrem

Abstract

Obiectivul general al tezei este studiul comparativ al rezistenţei locale şi globale a unei nave maritime în două variante constructive, cu structură optimizată şi cea iniţială din proiectul preliminar al corpului navei, supusă la solicitări din valuri extreme neregulate. Pentru studiu considerăm o navă maritimă din clasa portcontainer de tip feeder 1100 TEU, cu viteza de 18 noduri şi lungimea maximă de 173,42 m >150 m, având un corp cu structură elastică ce este senzitiv la solicitările hidroelastice din valuri şi cu forma prova-pupa ce pot constitui integratori semnificativi ai şocului hidrodinamic indus de mişcările navei în valuri extreme. Cercetarea ştiinţifică din cadrul tezei a fost dezvoltată având la bază următoarele obiective specifice: Stadiul actual al cerinţelor constructive internaţionale pentru navele maritime tip portcontainer şi identificarea tipurilor de analize necesare evaluării siguranţei structurale în exploatare. Optimizarea structurală în zona centrală a compartimentelor de marfă a unei nave portcontainer, considerând ca funcţie obiectiv minimum masei corpului de oţel pe unitatea de lungime, cu restricţii geometrice constructive şi de rezistenţă locală şi globală structurale conform normelor societăţilor de clasificare navale, cum ar fi tensiunile admisibile faţă de limita de curgere a materialului şi tensiunile critice la pierderea stabilităţii elementelor structurale. Modelul structural se consideră intact, în cazul de plină încărcare, supus la solicitări locale din masa corpului de oţel, a echipamentelor de bord şi cea a containerelor cu marfă, precum şi solicitări globale echivalente cvasi-statice din valuri conform normelor navale. Suplimentar fiecare versiune structurală este verificată prin criteriul momentului încovoietor ultim. Studiul comparativ al rezistenţei generale şi locale a corpului navei, cu structură iniţială şi optimizată, pe modele structurale prin metoda elementului finit, tridimensionale 3D-FEM, extinse pe trei compartimente de marfă din zona centrală, cu două cazuri de încărcare, plin şi intermediar fără containere pe punte, supuse la solicitări din valuri echivalente cvasi-statice. Condiţiile de margine şi încărcările din solicitările globale se obţin pe baza modelului echivalent de grindă elastică a corpului navei, astfel încât din analiza modelului 3D-FEM să se obţină concentratorii de tensiune în principalele elemente structurale. Modelul structural 3D-FEM este dezvoltat doar în zona centrală a corpului navei, deoarece corespunde zonei optimizate structural şi a solicitărilor maxime din valuri extreme.