Quasi-Static Response of a 19,000 TEU Class Ultra Large Container Ship with a Novel Mobile Deckhouse for Maximizing Cargo Capacity

Abstract

SummaryModern sea transportation is characterized by ever larger container ships, which require direct calculation procedures and numerical tools to achieve their reliable structural design. There are different attempts to increase the ship loading capacity, as for instance a container ship with a novel mobile deckhouse enabling her to carry additional number of containers, and at the same time changing basic structural properties of the ship. This paper is related to structural design evaluation of a 19,000 TEU ultra large container ship with novel mobile deckhouse for maximizing cargo capacity, particularly relying on quasi-static approach. The ship structural design is evaluated both for fatigue and extreme loads, where conventional container ship of same particulars is used as a reference. Independent analyses of new and conventional design indicate that conventional container ship shows somewhat better performance from viewpoint of fatigue, while global extreme loading is at the same level.

Evaluation of structural design of ultra large container vessel

“…Namely, nowadays ultra large container ship with a capacity of 20,000 TEU and length about 400 m are regularly being built. The Rules of classification societies, developed on the basis of long-term experience, are not directly applicable to ULCSs, and therefore direct calculations are necessary for their safe and rational design [6,7,8]. In this context some classification societies have developed guidelines (rule notes) for inclusion of hydroleastic effects, i.e.…”

“…Moreover, for that purpose there are several hydrostructure software available around the world, mainly relying on the same theoretical assumptions, but having incorporated different numerical procedures. Such tools are mostly based on the application of the 3D potential flow theoretical models for fluid flow coupled with the 3D FEM structural models [6,7,8].…”

Metodología para el diseño a fatiga del reforzado transversal de un portacontenedores tipo Malacca Max

“…Im et al [74] proponen el estudio en régimen cuasi estático de un buque portacontenedores de 19.000 TEU de capacidad a partir de la dotación al bloque de la superestructura de la capacidad de movilidad con el fin de maximizar la capacidad de carga y efectuar un análisis de fatiga de los detalles estructurales. Huilong et al [75] exponen la influencia de los conceptos springing y whipping en el fenómeno de fatiga para dos buques portacontenedores de 8.500 y 10.000 TEU, respectivamente, a partir de diferentes situaciones de carga; Se efectúa el análisis de fatiga a la altura de la cuaderna maestra (para los refuerzos longitudinales de cubierta y estructura del fondo) mediante el estudio y comparación del efecto del whipping y springing.…”

“…El proceso de cálculo basado en la simulación numérica se realiza a partir del software ANSYS ® Workbench en sus ediciones de 2017 y 2020 con su módulo específico SMART (Separating, Morphing, Adaptive and Remeshing Technology) Crack Growth que apoya su fundamento de cálculo en los principios del Método de los Elementos Finitos Extendido (XFEM 74 ), ampliamente utilizado en el proceso de fractura y crecimiento de grietas ( [289], [290]) y que adquiere cierta complejidad en su implementación por su alto coste computacional y dificultad de alcanzar la convergencia en algunas ocasiones. El mallado del modelo es un factor determinante en la obtención de resultados debido a la influencia en las bondades de los mismos.…”

“…En el ámbito de la Mecánica de Fractura, se determina un mallado estándar por defecto (coarse mesh) con elementos tetraédricos de diez nodos y dos refinados a dos niveles, por un lado, se efectúa en los agujeros fresados del modelo y, por otro lado, se realiza un mallado de carácter local que se adapta al contorno de la grieta (Figura 55) bajo una esfera de influencia de radio estándar de 20mm y un tamaño de elemento de 2mm. 74 Es un método basado en la utilización de elementos a partir de las llamadas funciones de enriquecimiento que permiten que el elemento se divida siguiendo una trayectoria de carga en el proceso de fractura. En el software presente existen dos variantes (Phantom Node Method y Singularity Based Method).…”