ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΠΛΟΙΟΥ Γ. Γκοτζαμάνης Η κατασκευή χαλύβδινων πλοίων καθορίζεται από την λειτουργία του, την ασφάλεια του φορτίου και των ανθρώπων και από τις.

Παρουσίαση με θέμα: "ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΠΛΟΙΟΥ Γ. Γκοτζαμάνης Η κατασκευή χαλύβδινων πλοίων καθορίζεται από την λειτουργία του, την ασφάλεια του φορτίου και των ανθρώπων και από τις."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΠΛΟΙΟΥ Γ. Γκοτζαμάνης Η κατασκευή χαλύβδινων πλοίων καθορίζεται από την λειτουργία του, την ασφάλεια του φορτίου και των ανθρώπων και από τις συνθήκες κατασκευής κυρίως αυτών που αφορούν στην τεχνολογία των συγκολλήσεων. Μετά από χιλιετίες κατασκευής ξύλινων πλοίων επιβλήθηκε, με την έναρξη της βιομηχανοποίησης των ναυπηγικών κατασκευών, η κατασκευή των πλοίων από σίδηρο καταρχήν και μετέπειτα από χάλυβα και αυτό κυρίως στη Αγγλία. Ο λόγος της γρήγορης ανάπτυξης που γνώρισε η ναυπηγική βιομηχανία στην Αγγλία είναι η εμπειρία που υπήρχε στη χώρα αυτή σε κατασκευές σιδερένιων γεφυρών και ατμολεβήτων.

2 Γ. Γκοτζαμάνης Οι κατασκευές αυτές, που ήταν καρφωτές (περτσινωτές), ήταν ιδιαίτερα σύνθετες και ακριβές. Μόνο με την εισαγωγή της τεχνολογίας των συγκολλήσεων έγιναν εφικτές οι σημερινές σχετικά απλούστερες και χαμηλότερου κόστους κατασκευές. Αρχικά η θεώρηση του πλοίου ως φέροντος δοκού ήταν δύσκολη λόγω της απουσίας σιδηρών καταστρωμάτων (ήταν ξύλινα). Για τον λόγο αυτό κατασκευαζόταν κάτω από το κατάστρωμα ένα πλευρικό μεταλλικό ζωνάρι που ακόμα και σήμερα ονομάζεται ζωστήρας.

3 ΑΝΤΟΧΗ ΤΟΥ ΠΛΟΙΟΥ Η ασφαλείς λειτουργία του πλοίου απαιτεί επαρκή αντοχή όλων των τμημάτων του. Οι Νηογνώμονες το εξασφαλίζουν μέσω των προδιαγραφών τους. Οι μελέτη αντοχής γίνεται με τον ίδιο τρόπο όπως σε κάθε χαλύβδινη κατασκευή με σχετικά απλούς τύπους στη βάση της θεωρίας της δοκού. Διάφορα επίπεδα τμήματα της κατασκευής του πλοίου (πυθμένες, φρακτές, καταστρώματα) μελετώνται ως φέρουσες επιφάνειες. Από τη φύση τους οι τύποι αυτοί προσφέρουν μόνο κατά προσέγγιση αποτελέσματα. Απαιτείται επιλογή υψηλών συντελεστών ασφαλείας.

4

5

6 Εξωτερικό περίβλημα Γ. Γκοτζαμάνης Αποτελείται από σειρές ελασμάτων ενισχυμένων με διαμήκεις ή εγκάρσιους νομείς ή και με στρίνγκερ. Οι σειρές αριθμούνται από τρόπιδα μέχρι κατάστρωμα και τα ελάσματα από πρύμνη προς πρώρα.

7 Γ. Γκοτζαμάνης Οι σειρές αριθμούνται από τρόπιδα μέχρι κατάστρωμα και τα ελάσματα από πρύμνη προς πρώρα

8 Εξωτερικό περίβλημα Γ. Γκοτζαμάνης Τα πάχη των ελασμάτων είναι μεγαλύτερα στο εγκάρσιο σύστημα ενίσχυσης (στην διαμήκη τάση κάμψης προστίθεται ολόκληρη η τάση κάμψης των ελασμάτων) σε σχέση με αυτά στο διαμήκες (η μέγιστη τάση κάμψης των ελασμάτων ενεργεί κάθετα προς την διαμήκη και ως εκ τούτου προστίθεται με ν = 0,3).

9 Διπύθμενο Γ. Γκοτζαμάνης Αποτελείται από τα ελάσματα του εξωτερικού πυθμένα και τα ελάσματα του εσωτερικού πυθμένα που επικολλούνται στο κάτω και στο επάνω μέρος αντίστοιχα μιας κυψελωτής κατασκευής αποτελούμενης από τις εγκάρσιες έδρες και τις διαμήκεις σταθμίδες.

10 Γ. Γκοτζαμάνης

11 Διπύθμενο Γ. Γκοτζαμάνης Το διπύθμενο δέχεται υδροστατικές πιέσεις (εξωτερικός πυθμένας) και πιέσεις φορτίου (εσωτερικός πυθμένας) αποτελεί δε την κάτω ζώνη της καμπτικής δοκού «πλοίο» δεχόμενο τις αντίστοιχες καταπονήσεις.

12 Γ. Γκοτζαμάνης Επίσης φιλοξενεί τις δεξαμενές διπυθμένων (έρματος, νερού και καυσίμων). Σε κάθε δεξαμενή προβλέπονται δύο διαγώνια τοποθετημένες ανθρωποθυρίδες. Μεταξύ των δεξαμενών νερού και αυτών των καυσίμων παρεμβάλλεται κενός χώρος που ονομάζεται κόφερνταμ. Στη, κατά πλάτος, μέση του διπύθμενου υπάρχει τούνελ που διατρέχει όλο το μήκος του πλοίου και φιλοξενεί τις σωληνώσεις των δικτύων του πλοίου. Διπύθμενο

13 Κατάστρωμα Γ. Γκοτζαμάνης Αποτελείται από ελάσματα που επικολλούνται στο κάτω ή στο επάνω μέρος μιας κυψελωτής κατασκευής αποτελούμενης από τα εγκάρσια ζυγά και τις διαμήκεις διαδοκίδες. Το ανώτατο συνεχές πλήρες και υδατοστεγές κατάστρωμα αποτελεί την άνω ζώνη της καμπτικής δοκού «πλοίο» δεχόμενο τις αντίστοιχες καταπονήσεις. Εκτός αυτών το κατάστρωμα δέχεται πιέσεις νερού, σε περίπτωση που αυτό κατακλύζεται από θάλασσα λόγω τρικυμίας, και πέσεις από τυχόν φορτίο καταστρώματος.

14 Γ. Γκοτζαμάνης Τα ενδιάμεσα καταστρώματα υπηρετούν την καλύτερη στοιβασία του φορτίου και υπολογίζονται ως προς την αντοχή τους ανάλογα με τα φορτία που δέχονται. Στο ανώτατο υδατοστεγές κατάστρωμα προβλέπονται, ανάλογα με τον τύπο του πλοίου, ανοίγματα κυτών των οποίων οι πλευρές ενισχύονται προς αντιμετώπιση δημιουργίας κρακ λόγω μείωσης της αντοχής του καταστρώματος στα σημεία αυτά, υπερυψώνονται για προστασία του πληρώματος και κλείνονται με καλύμματα κυτών ώστε να εξασφαλισθεί η στεγανότητα του καταστρώματος. Κατάστρωμα

15 Γ. Γκοτζαμάνης

16 Φρακτές Γ. Γκοτζαμάνης ως επί τω πλείστον εγκάρσιες κατασκευές που χωρίζουν το πλοίο σε στεγανά διαμερίσματα για λόγους ασφάλειας σε περίπτωση δημιουργίας ρήγματος στα ύφαλα του πλοίου. Συνήθως είναι φέροντα στοιχεία συμμετέχοντας στη συνολική στατική αντοχή του πλοίου.

17 Βάση ΚΜ Γ. Γκοτζαμάνης Η κατασκευή της βάσης της ΚΜ, κυρίως στις μεγάλες αργόστροφες δίχρονες εγκαταστάσεις, απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή καθώς παίζει κυρίως ρόλο στην ακαμψία της βάσης και λιγότερο στη συνολική αντοχή. Η κατασκευή του διπύθμενου στο μηχανοστάσιο καθορίζεται κυρίως από τον τύπο της μηχανής. Από ναυπηγικής άποψης επιθυμητή είναι μια κατασκευή με επίπεδη βάση καθώς αυτή εξασφαλίζει καλύτερη ακαμψία. Αυτό όμως απαιτεί και μια ανάλογη κατασκευή της ΚΜ.

18 Γ. Γκοτζαμάνης

19 Σε πολλές περιπτώσεις είναι αναγκαία μία βύθιση της βάσης κάτι που επιδρά αρνητικά στην επιθυμητή ακαμψία της κατασκευής η οποία εξασφαλίζεται με έδρες σε κάθε νομέα και πρόσθετες διαμήκεις ενισχύσεις.

20 Γ. Γκοτζαμάνης

21 Ενίσχυση για πλεύση σε πάγο. Γ. Γκοτζαμάνης Ιδιαίτερης σημασίας είναι η ενίσχυση τμημάτων του πλοίου, κυρίως του πρωραίου τμήματος μέχρι το σημείο πλήρους πλάτους, ώστε να εξασφαλισθεί η αντοχή στις καταπονήσεις από τους πάγους όπως αυτή προβλέπεται από την κλάση. Συνήθως αφορά σε μεγαλύτερα πάχη ελασμάτων και πρόσθετων νομέων (πάγου) στο πρωραίο τμήμα.

22 Ακροπρυμναία κατασκευή Γ. Γκοτζαμάνης η οποία δέχεται την προωστήρια εγκατάσταση του πλοίου (μηχανική, έλικα, τιμόνι) λαμβανομένης υπόψη της υδροδυναμικής που αυτό απαιτεί. Η αναγκαία ακαμψία της κατασκευής επιτυγχάνεται με πρόσθετες έδρες και ενισχυτικούς δοκούς.

23 Γ. Γκοτζαμάνης

24 Ναυπηγικός χάλυβας υψηλής αντοχής Γ. Γκοτζαμάνης για τον περιορισμό του πάχους των ελασμάτων κυρίως στα μεγάλα πλοία καθώς η αύξηση του πάχους δυσκολεύει την επεξεργασία και τις συγκολλήσεις. Η μείωση του πάχους με την χρήση χάλυβα υψηλότερης αντοχής (όριο ροής) αυξάνει όμως τον κίνδυνο εμφάνισης ρωγμών λόγω κόπωσης και απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή και λεπτομερή επιθεώρηση όλων των συγκολλήσεων. Για την ορθή χρήση του χάλυβα υψηλής αντοχής οι νηογνώμονες όρισαν τον παράγοντα υλικού κ =

25 Γ. Γκοτζαμάνης όπου R eH = όριο ροής χρησιμοποιούμενου χάλυβα. 235 N/mm 2 για απλό ναυπηγικό χάλυβα, 355 N/mm 2 για χάλυβα υψηλής αντοχής HF36 κ = 295 / (ReH + 60) Ο παράγοντας κ χρησιμοποιείται ως έχει στον υπολογισμό της ροπής αντίστασης των ενισχύσεων και των νομέων και ως √k στον υπολογισμό του πάχους των ελασμάτων.

26 ΙΔΙΑΙΤΕΡΟΤΗΤΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ ΔΙΑΦΟΡΩΝ ΤΥΠΩΝ ΠΛΟΙΩΝ Γ. Γκοτζαμάνης

27 Containerships Γ. Γκοτζαμάνης Πλοία υψηλής ταχύτητας με μεγάλα ανοίγματα κυτών στο κατάστρωμα λόγω της αποκλειστικά κάθετης φορτοεκφόρτωσης των εμπορευματοκιβωτίων. Αποτέλεσμα του μεγάλου ποσοστού ανοιγμάτων καταστρώματος παρουσιάζουν σχετικά χαμηλή ακαμψία κατασκευής έναντι της στρέψης.

28 Γ. Γκοτζαμάνης

29 Containerships Γ. Γκοτζαμάνης Λόγω των τυποποιημένων διαστάσεων των εμπορευματοκιβωτίων στα πλοία αυτά μένουν χώροι αναξιοποίητοι (χωρίς φορτίο) που ως επί τω πλείστον χρησιμοποιούνται ως διάδρομοι. Οι χώροι φορτίου χωρίζονται με εγκάρσιες φρακτές επί των οποίων βρίσκονται τοποθετημένοι οι οδηγοί των κυψέλων.

30 Γ. Γκοτζαμάνης

31 Containerships Γ. Γκοτζαμάνης Χαρακτηριστικό των πλοίων αυτών είναι η φόρτωση με μεγάλο αριθμό εμπορευματοκιβωτίων στο κατάστρωμα που συχνά είναι μεγαλύτερος από αυτόν κάτωθεν του καταστρώματος.

32 Γ. Γκοτζαμάνης

33

34 Δεξαμενόπλοια Γ. Γκοτζαμάνης Πλοία χαμηλών ταχυτήτων χωρίς ιδιαίτερες κατασκευαστικές απαιτήσεις καθώς δεν παρουσιάζουν προβλήματα αντοχής. Τα πλοία αυτά διαθέτουν κατάστρωμα χωρίς ανοίγματα και παρουσιάζουν χαμηλές καμπτικές ροπές ακόμα και σε ταξίδι έρματος.

35

36 RO-RO Γ. Γκοτζαμάνης Τα πλοία αυτά παρουσιάζουν προβλήματα στη εγκάρσια αντοχή η οποία πρέπει να εξασφαλισθεί από τις εγκάρσιες φρακτές του μηχανοστασίου και τον περιφερειακό σκελετό του πλοίου. Αυτό συμβαίνει διότι, λόγω του τρόπου φορτοεκφόρτωσης και της φύσης του φορτίου, διαθέτουν μεγάλες υπερκατασκευές και ελάχιστες εγκάρσιες φρακτές.

37 Bulk carriers Γ. Γκοτζαμάνης Πλοία χαμηλών ταχυτήτων χωρίς ιδιαίτερες κατασκευαστικές απαιτήσεις με πέντε ως εννέα κύτη φορτίου, συνήθως όχι ισομήκη, που χωρίζονται μεταξύ τους με εγκάρσιες φρακτές. Για διευκόλυνση της φορτοεκφόρτωσης η διαμόρφωσή τους έχει τη μορφή τραπεζίου δημιουργώντας τα Hopper tanks (πυθμένας) και Topside tanks (κάτωθεν του καταστρώματος). Λόγω της φύσης των φορτίων και του άγριου τρόπου φορτοεκφόρτωσης τα πλοία αυτά παρουσιάζουν σχετικά γρήγορη γήρανση.

38 Γ. Γκοτζαμάνης

39 Σε κατάσταση ομογενούς και ομοιόμορφης φόρτωσης δεν παρουσιάζονται ιδιαίτερα μεγάλες ροπές κάμψης σε αντίθεση με τις περιπτώσεις μη ομοιόμορφης φόρτωσης όπου η κατασκευή πρέπει να απορροφήσει μεγάλες ροπές κάμψης και θλιπτικές δυνάμεις.

40 ΒΛΑΒΕΣ Γ. Γκοτζαμάνης Οι βλάβες στην μεταλλική κατασκευή του πλοίου μπορεί να αποβούν καταστροφικές και για τον λόγο αυτό πρέπει να προλαμβάνονται και να επιδιορθώνονται έγκαιρα και άμεσα ώστε να προλαμβάνεται η εμφάνιση σοβαρότερων βλαβών. Κυρίως οι βλάβες αυτές αφορούν σε ρωγμές στις ραφές σε μηχανικά κτυπήματα και σε διαβρώσεις κυρίως λόγω οξείδωσης. Επειδή τα αίτια που προκαλούν τις βλάβες δεν παρουσιάζονται με την ίδια συχνότητα σε όλη τη μεταλλική κατασκευή υπάρχουν περιοχές στο πλοίο όπου αυτά είναι συχνότερα και η δημιουργία της βλάβης πιθανότερη.

41 Γ. Γκοτζαμάνης Ρωγμές οφείλονται κυρίως σε ταλαντώσεις που καταπονούν την κατασκευή. Επειδή οι ταλαντώσεις δεν είναι στην κρίσιμη περιοχή ώστε να προκαλέσουν ρωγμές απαιτείται και παρουσία μεγάλων τάσεων που εμφανίζονται ανισομερώς σε διάφορα σημεία της κατασκευής του πλοίου. Έτσι στην περιοχή του καταστρώματος μπορεί να εμφανισθούν ρωγμές στις βάσεις από τα ρέλια και από τα προστατευτικά των ανοιγμάτων των κυτών. Στο εξωτερικό περίβλημα στα σημεία που δέχονται πιέσεις από τα ρυμουλκά. Στον πυθμένα και στην πρωραία κατασκευή από πιέσεις λόγω θαλασσοταραχής και στον εσωτερικό πυθμένα από την φόρτωση.

42 Γ. Γκοτζαμάνης Ιδιαίτερα κρίσιμη περιοχή για την εμφάνιση βλαβών είναι η περιοχή στο 0,4 L περί του μέσου νομέα. Ιδιαίτερης σπουδαιότητας είναι η αξιολόγηση της σοβαρότητας της βλάβης και η απόφαση αν πρέπει να αναφερθεί στο νηογνώμονα.

43 Γ. Γκοτζαμάνης Αν παρουσιασθεί μία ρωγμή στο κύριο κατάστρωμα σε κατάσταση “Hogging” θα πρέπει να παρατηρηθεί αν αυτή επεκτείνεται και να αντιμετωπιστεί με μετακίνηση καυσίμων ή υγρού έρματος ή και φορτίου ώστε να μειωθεί η προκύπτουσα καμπτική ροπή. Ο περιορισμός της επέκτασης των ρωγμών μπορεί να επιτευχθεί και με το τρύπημα στην κορυφή της ρωγμής με αρίδα 8-10 mm. HOGGING

44 SAGGING HOGGING

45 Containerships Γ. Γκοτζαμάνης Σε πλοία μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων εμφανίζονται συχνά ρωγμές στα ανοίγματα των κυτών που μπορεί να έχουν καταστροφικά αποτελέσματα. Η δημιουργία τους οφείλεται κυρίως στην χρήση, για κατασκευαστικούς λόγους, χάλυβα υψηλής αντοχής στις περιοχές αυτές. Οι κατασκευές με χάλυβα υψηλής αντοχής παρουσιάζουν τις ίδιες αντοχές με αυτές απλού χάλυβα η δε εμφάνιση υψηλών τάσεων στην περιοχή του καταστρώματος των πλοίων αυτών δεν είναι σπάνιο φαινόμενο. Επίσης παρουσιάζονται ρωγμές στις ενώσεις των νομέων με το πλαίσιο με χρήση γωνιακών διατομών. Στις υψηλές ταχύτητες των πλοίων μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων οφείλονται και συχνές εμφανίσεις βλαβών στο πρωραίο τμήμα.

46 Bulk carriers Γ. Γκοτζαμάνης Στα πλοία αυτά οι βλάβες παρουσιάζονται στις περιοχές φόρτωσης και οφείλονται κυρίως στην διαδικασία φόρτωσης. (χτυπήματα της αρπάγης στα τοιχώματα και στον πυθμένα των κυτών). Επίσης σε πολλές περιπτώσεις παρουσιάζονται βλάβες οφειλόμενες σε οξείδωση. Ρωγμές λόγω οξείδωσης που παρουσιάζονται συχνά στο εξωτερικό περίβλημα οδηγούν σε κατάκλιση κύτους με θάλασσα που μπορεί να οδηγήσει, σε περίπτωση που δεν αντέξει φρακτή, σε απώλεια πλοίου. Αυτό έχει οδηγήσει στο να καθιερωθούν ιδιαίτερα αυστηροί κανονισμοί για την ασφάλεια αυτών των πλοίων. Σε περιπτώσεις πλοίων με εναλλακτική φόρτωση που δεν πληρούν τις αυστηρές προδιαγραφές επιβάλλεται να καλύψουν μόνο το 90% του Dwt. Σε αντίθετη περίπτωση το πλέον του 90% φορτίο θα πρέπει να φορτωθεί στο υπόλοιπα κύτη.

47 Γ. Γκοτζαμάνης

48