Modelling and simulations of window attachments for a surface warfare ship

In recent years it has been discovered that the window installations on the Visby class corvette are prone to break. The aim of this report is to perform a structural analysis of three different windowinstallations. Thus, to find which window installation minimizes the risk of leaks and cracks in th...

Full description

Bibliographic Details
Main Author: Mekdadi, Mohammad
Format: Others
Language:English
Published: KTH, Flygdynamik 2020
Subjects:
Online Access:http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-280147
Description
Summary:In recent years it has been discovered that the window installations on the Visby class corvette are prone to break. The aim of this report is to perform a structural analysis of three different windowinstallations. Thus, to find which window installation minimizes the risk of leaks and cracks in the attachment connecting the window glass and the hull. The three window installations consist of theexisting window installation and one of SAAB Kockums alternative solutions installed in two different ways, with and without an additional damping mass. The model that will be used in the simulationswill consist of a rectangular shaped carbon fibre composite sandwich plate that represents the side structure of the maneuver deck. Furthermore, it will include three windows where only the middlepositioned window will contain the given installation details in order to reduce the complexity of both the modelling and the simulations. Three load cases were simulated in ANSYS Workbench. Thefirst load case called "hogging" consisted of a bending moment along the vertical sides of the model. The second load case called "slamming" consisted of a vertical force pointing upwards along thebottom of the model. Lastly, a torsion load case was simulated. In all load cases the existing window installation were subjected to the largest strains along the inner edges of the attachment. In theslamming load case, the alternative solution without the double damping mass was exposed to least strains around the inner edges of attachment compared to the other window installations. For thehogging and the torsion load case the alternative solution with double damping mass produced least strains around the inner edges of the attachment. But the alternative solution without the doubledamping mass was also able to reduce the strains around the inner edges compared to the existing window installation. In conclusion, the alternative solution without an additional damping mass isin overall minimizing the strains along the inner edges of the attachment in which the most leaks and cracks have been observed. It has especially been efficient in reducing strains in the slammingload case. Even though the window installation with an additional damping mass best withstands hogging and torsion, the slamming load case is the most common scenario. Therefore, the windowinstallation that best withstands the slamming load case should be prioritized. Thus, the alternative window installation without the additional damping mass is the best alternative because it bestwithstands slamming but also reduces the strains along the inner edges compared to the existing window installation in the other load cases. === Under de senaste åren har det upptäckts att fönsterinstallationerna på Visby-klasskorvetten har en benägenhet att brista. Syftet med denna studie är att utföra en hållfasthetsanalys på tre olikafönsterinstallationer. Därav är målet att hitta den fönsterinstallation som minimerar risken för läckor samt sprickor i smygskarven som kopplar fönsterglaset med skrovet. De tre fönsterinstallationernabestår av den befintliga fönsterinstallationen samt en av SAAB Kockums lösningsförslag installerat på två olika sätt, med och utan dubbel dämpningsmassa. Modellen som ska användasi simuleringarna kommer att bestå av en rektangulär skiva bestående av en sandwichkonstruktion med lamineringar av kolfiberkomposit. Skivan ska motsvara sidan av manöverbryggan. Modellen inkluderartre fönster där endast mittenfönstret kommer att modelleras med de givna detaljerna på samtliga fönsterinstallationerna. Detta för att förenkla både modelleringen och simuleringarna. Treolika lastfall kommer att simuleras i ANSYS Workbench. Det första lastfallet kallas "hoggingsom kommer utgöras av ett böjmoment längs de vertikala sidorna om modellen. Det andra lastfalletkallas slammingöch består av en vertikal kraft riktad uppåt längs modellens undersida. Slutligen, består det sista lastfallet av en kraft på respektive vertikala sida längs modellen som ska ge upphovtill en vridning på modellen. I samtliga lastfall gav den befintliga fönsterinstallationen upphov till störst töjningar längs innerkanterna på smygskarven (kanterna närmast fönsterglaset). I slamminglastfallet gav lösningsförslaget utan dubbel dämpningsmassa upphov till minst töjningar längs innerkanterna på smygskarven jämfört med övriga fönsterinstallationer. I hogging och vridning lastfallengav lösningsförslaget med dubbel dämpningsmassa upphov till minst töjningar längs innerkanterna på smygskarven. Även lösningsförslaget utan dämpningsmassa lyckades dämpa töjningarna längs innerkanternapå smygskarven jämfört med den befintliga fönsterinstallationen. Sammanfattningsvis har lösningsförslaget utan dubbel dämpningsmassa i helhet minskat töjningarna längs innerkanternapå smygskarven där de flesta läckor och sprickor har observerats. Framförallt har lösningsförslaget varit effektiv i slamming lastfallet. Även fast lösningsförslaget med dubbel dämpningsmassa bäst motstårhogging och vridning, är slamming lastfallet det mest förekommande lastfallet. Därför bör den fönsterinstallation som bäst dämpar töjningarna vid slamming prioriteras. Därav är lösningsförslagetutan dubbel dämpningsmassa det bästa alternativet då den är effektivast mot slamming samt att den reducerar töjningarna kring innerkanterna på smygskarven jämfört med befintliga fönsterinstallationeni resterande lastfall.