[IMAT, TU Graz, Juni 2016, Bachelorarbeit by Julian Pohn]
Die Grundlage für diese Bachelorarbeit stellt ein neuartiges und patentiertes Konzept eines Hochgeschwindigkeitssegelboots dar, dessen Ziel es unter anderem ist, den Geschwindigkeitsweltrekord für Segelboote zu brechen.
Tosionsmodell: Verdrehung des Schwertes
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich nun mit dem vier Meter langen Schwert des V REX, welches den Rumpf des Bootes mit den Auftrieb erzeugenden Hydrofoils verbindet. Dieses Schwert muss das gesamte Bootsgewicht tragen sowie die Segelkräfte aufnehmen und die Abdrift des Bootes kompensieren. Im Zuge dieser Arbeit wurde die Wahl des Werkstoffes und die Berechnung der auftretenden Spannungen und Verformungen durchgeführt. In einem iterativen Prozess wurde als Werkstoff ein Faser-Kunststoff-Verbund bestehend aus hochmoduligen Kohlenstofffasern und einer Epoxidharzmatrix gewählt. Die Simulationen mithilfe des FEProgramms ABAQUS ergeben, dass die zu erwartenden Spannungen relativ gering sind und deshalb der Werkstoff einsetzbar ist. Aufgrund der großen Länge des Schwertes wird es jedoch bei dynamischen Belastungen zu relativ großen Auslenkungen kommen.
Im ersten Teil dieser Arbeit wird nach den einleitenden Worten auf die Problemstellung und Ziele näher eingegangen. Im nächsten Abschnitt wird das Segelkonzept V REX erläutert sowie die Grundlagen zu modernen Hochgeschwindigkeitssegelbooten, im Schiffsbau verwendeten Werkstoffen und der FEM-Berechnung mithilfe des Programms ABAQUS erklärt.
Den Hauptteil der Arbeit stellen die Durchführung und die Ergebnisse der Spannungssimulation dar. Danach folgt eine Diskussion über die errechneten Spannungen, Verformungen und die der Simulation zugrunde liegenden Randbedingungen. Abschließend soll eine Zusammenfassung einen Überblick über die gesamte Arbeit geben sowie ein Ausblick mögliche Schritte für die Realisierung des Bootskonzeptes aufzeigen.