Förstudie och hållfasthetsanalys avenergiupptagande kölinfästningav komposit för segelbåtar

Sammanfattning: Grundstötningar med segelbåtar ger ofta upphov till omfattande skador med dyra reparationer som följd. De senaste åren har kostnaderna i samband med grundstötningar ökat, vilket ytterligare aktualiserar frågan hur kölens infästning är konstruerad. Konventionella kölar monteras ofta med hjälp av ett antal kölbultar som skruvas genom skrovet. Denna lösning har otillräcklig hållfasthet då segelbåten går på grund, och utgör i många fall en säkerhetsrisk. Svea Teknik AB har utvecklat och patenterat en ny typ av kölinfästning som deformeras elastiskt vid en grundstötning, och som samtidigt säkerställer goda seglingsegenskaper med små deformationer under segling. Jämfört med en konventionell infästning ökar denna lösning båtens uppbromsningssträcka vid en grundstötning och bidrar till att rörelseenergin absorberas på ett bättre sätt, vilket reducerar eller helt eliminerar skadorna på kölinfästning och båt. En viktig aspekt är att flera försäkringsbolag är beredda att erbjuda båtägaren en lägre försäkringspremie då båten är utrustad med denna typ av lösning. Konstruktionen är tillverkad i stål och implementerad i tre exemplar av segelbåten Aspect 40. Svea Teknik AB önskar nu modifiera konstruktionen på sådant sätt att en övergång till kompositmaterial blir möjlig. Detta examensarbete behandlar en förstudie av den aktuella kölinfästningen i syfte att utreda möjligheten till implementering av kompositmaterial. Fokus riktas mot kölinfästningens platta (även kallat membran) vilket är det element i konstruktionen som är avsett att deformeras elastiskt vid grundstötning. Under förstudien analyseras huvudsakligen membranets hållfasthet och deformationer för olika typer av geometrier, kompositmaterial och uppläggningsriktningar. Vid analysen används SolidWorks Simulation med tillhörande kompositmodul. De aktuella lasterna (främst grundstötningslast och sidlast) beräknas med hjälp av ISO 12215-9, som är en kommande ISO-standard som omfattar fritidsbåtar. Lasterna baseras på båten Najad 355 som ger ca 50 % större laster än Aspect 40.Simuleringsresultaten visar att det för olika kompositmaterial är svårt att uppnå tillräcklig hållfasthet (inga bestående skador) och önskade deformationer med en geometri liknande den ursprungliga stålkonstruktionen. Detta beror främst på att membranets så kallade midja är fast inspänd mot båtens skrov och därmed begränsar deformationerna och ökar påkänningarna. Det utarbetades därför flera nya förslag på lösningar där detta problem helt eller delvis elimineras. Den bästa uppläggningen med givna laster är ±45˚ och materialet bör ha en hög brotthållfasthet ortogonalt fiberriktningen.