nauCAT
Koja je definicija za pojam 'slamming' (treskanje, pljuskanje, udaranje /pramca u valove/, oštećenje kod udara dijela dna)? Prema knjizi Davida K Browna iz 2010. godine The Grand Fleet, Warship Design and Development 1906-1922: Slamming je veliko ravno područje trupa koje odjednom silom udara o površinu vode. Može obuhvaćati mnogo različitih dijelova trupa, ovisno o njegovom obliku i uzima se u obzir pri projektiranju brodova. Autor je pitao dva poznata stručnjaka za kompozite i građevinske inženjere, Valerio Cornianija i Luca Olivarija, o njihovim idejama o ovoj temi.
Valerio je naglasio da je prva stvar koju treba imati na umu potreba pažljivog razlikovanja statičkih i dinamičkih opterećenja. Statička opterećenja imaju stabilnu, fiksnu i obično poznatu vrijednost koja se primjenjuje tijekom dužeg vremena. S druge strane, dinamička opterećenja često su kratkog trajanja, karakterizirana maksimalnim vrijednostima koje se mogu značajno razlikovati te ih je teško definirati i kvantificirati. Ovise o brzini plovila, visini valova i obliku plovila.
StaticFoil
Slamming predstavlja dinamičko opterećenje na plovilu. Energiju koju proizvodi apsorbiraju i voda i struktura trupa. Opseg i udio ovise o veličini i obliku trupa, brzini plovila i, naravno, stanju mora. Opterećenja uslijed udara o površinu vode postaju sve veća, jer plovila idu brže nego ikad prije, a dna plovila postaju sve ravnija.
Valerio Corniani, inženjer kompozita i globalni menadžer pomorskih segmenata u Diabu, potvrđuje da ne može reći inženjeru brodogradnje da projektira trup u obliku slova V kako bi smanjio opterećenja. Linije trupa osmišljene su tako da odgovaraju određenoj namjeni i kao kompozitni inženjer mora dizajnirati strukturu koja odgovara opterećenjima koja utječu na taj oblik trupa.
Građa trupa
Valerio se usredotočuje na sendvič konstrukcije i na različite materijale poput sendvič panela, sendvič I-nosača i sendviča s jednolaminatnim spojevima. Ovi su elementi oni koji omogućuju krajnju lakoću i krutost predmeta. Sendvič paneli svoju snagu duguju kombinaciji oplate koja se odupire prijevojnim opterećenjima i jezgre koja preuzima posmične sile.
Teret u sendvič panelu
Luca Olivari iz tvrtke Olivari Composites je inženjer brodogradnje i jedan od glavnih europskih stručnjaka za inženjerstvo kompozitnih materijala. S izazovom slamminga bavi se od 1990. godine, kada je započeo strukturni projekt za motorni čamac klase 1 od karbonskog kompozita. Prvo pitanje koje si je postavio bilo je kako najbolje definirati dinamičke pritiske koji djeluju na dnu trupa za brod koji plovi brzinom od 260 km/h. Kako da se upravlja fenomenom slamminga?
Niti jedan klasifikacijski registar još nije definirao pravilo za procjenu pritisaka koji utječu na dno brzih trkaćih glisera. U to je vrijeme, međutim, Michael Peters dizajnirao najbržu klasu 1, koju je brodogradilište CUV-a u Viareggiu trebalo izgraditi od aluminija. Poznavanje veličine i debljine ploča omogućilo je izračunavanje tlakova koji bi uzrokovali naprezanje popuštanja aluminija. Utvrđeno je da su ti tlakovi vrlo visoki, što odgovara deceleracijama većim od 10 G.
Izračunavanje tlaka
Kako se radi o opsegu ubrzanja koje ljudi ne mogu podnijeti, zaključak je bio da su se ti pritisci osjetili tijekom milisekundi, a relativna energija se rasipala unutar strukture broda i nije se prenosila na kormilara, što je dovelo do pojave slamminga. Na temelju tih pretpostavki, Luca je izračunao raspodjelu tlaka na dnu i tunelu broda.
Slaming je uobičajen za motorne brodove, ali i za lagane i brze jedrilice i višetrupce. Tipična oštećenja u početku se pojavljuju kroz vanjsku i/ili unutarnju oplatu koja se raslojava u blizini unutarnje strukture. Ako se slamming nastavi, jezgra na kraju potpuno eksplodira preko cijele obloge. U to je vrijeme Diab razvijao i testirao posebnu jezgru za švedsku mornaricu. S gustoćom od 200 kg i posmičnim istezanjem od 50%, ova je jezgra bila idealna za klasu 1. Uzorak ove jezgre testiran je na zamor, i nikada nije došlo do loma na smicanje prije oplate.
Od tog trenutka, brod za brodom, nastala je stalna evolucija razvoja intenziteta i raspodjele pritiska. Prvi relevantan projekt bio je brod klase 1 Giesse-Iceberg kojeg je projektirao Michael Peter, a izgradio Tencara za Ferretti 1992. godine u kompozitima ugljik/nomeks/epoksi prepreg, koji je osvojio Svjetsko prvenstvo 1994. godine.
Provjeravajući strukturu pobjedničkog broda, Luca je otkrio da su se donje obloge trupa trajno deformirale, pokazujući otklon do 3 mm.
Kompozitni materijali su fantastični, ali su u mnogočemu i dalje slabiji od metala. U kompozitnim materijalima, napetost naprezanja i kompresije se najbolje iskorištava kada se poravnaju duž vlakana laminata. Međutim, ako pritisak naglo promijeni smjer u odnosu na orijentaciju vlakana, on se pretvara u posmično naprezanje.
Za razliku od vlačnog i kompresivnog tlaka kojima se uglavnom odupire pomoću različitih ojačanih vlakana, međulaminarno smičuće naprezanje pada na matričnu smolu. Matrica nije ni blizu toliko jaka kao vlakna i ima relativno nisku čvrstoću na zamor. To se također odnosi na pjenaste jezgre, koje su u osnovi ekspandirane smole. Poznavanje svih ovih koncepata ključno je za pravilno upravljanje projektom brzog karbonskog trupa. Ispravna definicija projektiranog pritiska za moderne jedrilice ostaje otvoren problem.
Slamming je također povezan sa sposobnošću strukture da apsorbira energiju. Što je konstrukcija kruća, veća je sila udara uzrokovana slammingom. To je poput razlike u prizemljivanju skokom na savijenim ili ispruženim nogama. Ako se udar dogodi u sredini oplate, oplata trupa se savija, a oplata podnosi rezultirajuću napetost i kompresiju. Kako je fleksija vrlo učinkovit način apsorbiranja energije - oplata se ne preopterećuju čak i ako se mora apsorbirati velika količina energije.
Međutim, ako se udar dogodi na rubovima oplate, materijal se ne može saviti jer je blizu nosača. Jedini način da se energija apsorbira je posmična deformacija obloge trupa. To nije vrlo učinkovito za apsorbiranje energije (posmično naprezanje generira malu istisninu), a u sendviču posmično naprezanje preuzima jezgra, što dovodi do povećanog rizika od deformacije. Također se može dogoditi da je jezgra visoke deformabilnosti i da može upiti puno energije zahvaljujući svojoj duktilnosti, ali obloga se ponekad ne uspiju zalijepiti za jezgru kad se ona puno deformira. Obloge se tada odvajaju od jezgre, struktura više ne funkcionira kao sendvič i oplata se lomi. U ovom je slučaju kriva obloga koja nije uspjela pratiti deformaciju jezgre i odvojila se.
Međutim, sada je jasno da se uz odgovarajući izbor smola, aditiva, ojačanja, materijala jezgre, punila i premaza, kompoziti ojačani vlaknima polimera (FRP) mogu koristiti za izradu struktura plovila s boljim performansama u odnosu na mnoge druge materijale, osim drugih pogodnosti poput smanjenja težine ili otpornosti na koroziju.
Izvor: Mets Trade
Povezani članci
Nautička industrija
NAVAN dva modela na jednom trupu
Modeli NAVAN C30 i S30 ističu spoj napredne tehnologije s vrhunskim performansama, svestranosti i udobnosti
