Dissertação

{en_GB=Responses of the mast and shrouds of a sailboat subjected to wind force} {} EVALUATED

{pt=O objectivo do trabalho é estudar a resposta dinâmica do masto e o brandais de um veleiro submetido à força do vento. O desempenho do veleiro é avaliado considerando configuraçoes design de mastro e brandais, e por fim é adoptada a melhor configuração considerando as velas utilizadas e a força necessariá para movimentar o barco. O estudo consiste em dua partes, a primeira è o projecto do sistema masto segundo os requisitos da Germanischer Lloyd com a analise quase estatica ao fim de estudar o comportamento do sistema para o estados das velas utilizadas e as diferentes forças de vento e ângulo. A segunda é a resposta dinâmica do sistema do mastro com a appliçao do vento segundo um espectro e depois a comparaçã com a análise modal. Na primeira parte, a força do vento é calculada analiticamente considerando varias condições diferentes de velas e varias velocidades do vento e ângulo relativos, baseando os cálculos num exemplo de veleiro do banco de dados do software DELFTShip. Na segunda parte, apenas uma condição de vela é escolhida e as séries temporais das forças do vento sao geradas usando um espectro de vento considerando a direção e velocidade média do vento. A resposta transitória do sistema mastro sao calculadas numericamente usando o software ANSYS. Como conclusão, uma analise modal é realizada e a resposta transitoria é comparada. , en=The objective of the work is to study the dynamic response of mast and the shrouds of a sailboat subjected to wind force. The performance of the sailing boat is evaluated considering different designs of the mast and shrouds, and finally the best configuration is chosen. The main criteria for the design of the mast is the capacity to stand the required sail area for the sailboat to sail and the physical dimension of the sailboat. The study consists of two main parts: design of the rig system according to the formulation given by the Germanischer Lloyd with the quasi-static analysis on the behavior of the rig for the conditions of sails used and different forces of wind and apparent wind angles. The second part is the dynamic response of the mast and shrouds with the application of a wind spectrum with the comparison of the modal analysis. In the first stage, the wind forces are calculated analytically considering several different configurations of sails and various wind speeds and relative angles, based on the calculations for an example sailboat in DELFTSHIP software database. In the second stage, just one sail configuration is chosen, and the time series of wind force are generated using a wind spectrum considering the mean wind speed and direction. Transient responses of the mast and shrouds are numerically calculated using the commercial software ANSYS. Dynamic responses of the rig are analyzed combining the dynamic characteristics obtained from a modal analysis.}
{pt=Veleiro, sistema mastro, equilibrio estatico, analise dinamica, espectro do vento, analise modal., en=Sailboat rig system, static equilibrium, dynamic analysis, wind spectrum, modal analysis.}

Janeiro 26, 2021, 14:30

Orientação

ORIENTADOR

Shan Wang

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Assistant Professor