Dissertação
{pt=Optimisation of a Composite Sailing Wing for a Racing Catamaran} {} EVALUATED
{pt=Nesta tese apresenta-se a otimização de uma vela rígida, usada na International C-Class Catamaram Championship (ICCCC) em Falmouth, 2013. Começou-se por considerar toda a pele da vela como estrutural e, numa segunda fase, optou-se por uma solução híbrida, com recurso a tela. Todo o catamaran foi desenvolvido e produzido na Optimal Structural Solutions Lda. O foco principal desta tese será conceber uma vela rígida com uma performance excecional, para competir. Por ser rígida, comporta-se como uma asa, sendo mais eficiente que uma vela convencional. Devido aos constrangimentos de tempo, decidiu-se efetuar apenas análises lineares de elementos finitos de modo a acelerar run times e reduzir os casos de carga aerodinâmica a apenas um, considerado mais crítico (vento de 40 nós a fazendo 45º com a proa). A otimização estrutural foi feita com OptiStruct®, usado para definir o laminado da vela. Inicialmente, considerou-se que toda a pele seria estrutural, conduzindo a uma solução demasiado pesada. Com efeito, a asa é muito comprida, propícia a instabilidade, forçando ao aumento de espessura das componentes estruturais. Desta forma, a área de pele estrutural foi reduzida, para evitar soluções demasiado massivas. Passámos então a ter um misto de pele estrutural e tela. A vela foi construída em fibra de carbono pré-impregnada e, sempre que possível, espuma sólida, numa configuração em sanduíche, permitindo um momento de inércia elevado associado a um aumento pequeno da massa. A pele da vela não se danificou na competição, contudo, futuramente, poderá considerar-se análises não-lineares e um envelope de carga alargado., en=In this thesis, we present the development and optimisation of a rigid sail, used in the International C-Class Catamaran Championship (ICCCC), in Falmouth, 2013. Two major iterations were done. Firstly, the whole skin is structural. Then, in a hybrid solution, part of the skin was replaced by vinyl film. The whole catamaran was developed and manufactured in Optimal Structural Solutions Lda. The main focus of this thesis is to conceive a rigid sail with an exceptional performance for racing purposes. As this sail is rigid, it behaves in a similar way as a wing. This type of sail is more efficient than a conventional one. Due to time constraints, only linear analyses were performed and a unique load case was studied, deemed as most critical (wind at 40kt, 45º from bow). Structural optimisation was carried out with OptiStruct®, used to determine the laminate of the sail. Initially, all the skin was taken as structural. This lead to a very heavy solution and it was understood that a moderate thickness in the sail skin is needed due to the great span. Therefore, despite using sandwich composites, the aft of the main plane and flap were replaced by vinyl film. Pre-impregnated carbon fibre and foam were used. Whenever possible, sandwich configurations were used for achieving a greater moment of inertia, with a small increase in the laminate mass. The sail skin was not damaged during the competition. However, nonlinear analyses and a comprehensive loading envelope should be considered in the future. }
abril 22, 2016, 14:0
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