O firmie
Firma TG Yachts powstała w 2010 jako małe biuro projektowe. Na początku działalności został zaprojektowany jacht Adal 46CC, częściowo w ramach pracy magisterskiej na Politechnice Warszawskiej. Od razu po tym projekcie został zaprojektowany znany polski jacht Magnus Zaremba. Jednostka przeznaczona do pływania w rejonach polarnych. Jacht ten został wyposażony w bardzo wiele dedykowanych rozwiązań jak dzielona i demontowana pod wodą linia wału, podnoszony i całkowicie chowany kil.
Kolejnym okresem była intensywna współpraca z angielskim biurem projektowym Structem Ltd. przy projektowaniu wysoko obciążonych konstrukcji kompozytowych, zarówno jachtów jak i elementów samochodów sportowych oraz łopat elektrowni wiatrowych.
Od 2016 roku działalność polega już wyłącznie na tworzeniu projektów niezależnych, a od 2018 roku biuro zatrudnia łącznie trzech inżynierów. Firma obecnie pracuje nad dwoma projektami jachtów – jednym żaglowym oraz drugim motorowym.
Projekty
Sialia 57
Pierwszym projektem jest Sialia 57. Czyli 17-metrowa motorówka o napędzie elektrycznym z generatorem „range extender”, który pozwala na zwiększenie zasięgu jachtu.
Ze względu na to że system hybrydowy jest bardzo ciężki ważne jest zaprojektowanie całego jachtu oraz jego istotnych elementów konstrukcyjnych tak, aby były jak najlżejsze. Sialia będzie budowana w pełni z kompozytów węglowo-epoksydowych. Do jak najlepszego zaprojektowania laminatów niezbędne będą symulacje numeryczne.
Jednym z takich elementów jest rama kompozytowa do której mocowane są baterie. Na jachcie są dwie takie ramy i każda z nich utrzymać musi około 1300 kg baterii litowo-jonowych. Ze względu na to, że jacht jest projektowany jako jednostka pełnomorska spodziewane obciążenia dynamiczne są znaczne. Dodatkowo, używanie elementów kompozytowych związane jest z ich różnymi sztywnościami, a co za tym idzie, trudnymi do szacowania analitycznie obciążeniami poszczególnych elementów. Jednym z wyzwań jest również analiza utraty stateczności konstrukcji.
Wszelkie autorskie rozwiązania konstrukcyjne są analizowane w oprogramowaniu ANSYS – np. nietypowe kształty grodzi z bardzo dużymi otworami. W takim przypadku niezwykle istotne jest zarówno odpowiednie modelowanie elementu jak i rzetelna interpretacja wyników. Analizy były wykonywane przy użyciu modułu ANSYS Composite Prep/Post (ACP), również z zastosowaniem skryptowania w języku python, który pozwala na sprawne budowanie i analizę modelów kompozytów.
Hirondelle
Drugim projektem nad którym prowadzone są prace jest 24-metrowy jacht żaglowy Hirondelle.
Aktualnie projektowane są poszczególne elementy, a w planach jest analiza globalna jachtu. Niedawno zakończony został etap projektowania stalowego elementu kilu. Jest on o tyle nietypowy, że podnoszony będzie o dwa razy po 2 m. Oznacza to, że ostatecznie jacht może zmienić znużenie o 4 m. Jednocześnie jacht będzie mógł pływać z kilem podniesionym jedynie do połowy. Jest to bardzo duże wyzwanie biorąc pod uwagę, że ołowiany bulb waży 8 ton. Ze względu na to, że jacht od początku projektowany jest jako regatowy, jego masa całkowita ma duże znaczenie. Jednocześnie ze względu na opory hydrodynamiczne płetwa kilowa powinna mieć jak największą smukłość.
Wyzwaniem projektowym jest pogodzenie wymagań hydrodynamicznych (w dużym uproszczeniu przekłada się to na minimalną powierzchnię zmoczoną oraz minimalną powierzchnię przekroju profilu) oraz wytrzymałościowych. Dla tego typu jednostki kil musi spełniać kilka przypadków obliczeniowych, z których dwa są najbardziej krytyczne:
- Grounding, czyli uderzenie kilem w skały
- Transverse fatigue, czyli wytrzymałość zmęczeniowa przy pływaniu w przechyle
Kil został zaprojektowany z użyciem stali o granicy plastyczności wynoszącej 960 MPa. W tym przypadku ograniczeniem jest fakt, że taka stal jest dostępna jedynie przy grubościach blachy do 53 mm. Stąd bardzo trudne zadanie takiego doboru geometrii aby kil działał sprawnie zarówno hydrodynamicznie jak i wytrzymałościowo.
Ze względu na niemałe maksymalne zanurzenie (wynoszące 6 metrów) siły przy „grounding” są bardzo duże i sprawiają sporo problemów z punktu widzenia przeniesienia ich na konstrukcję jachtu. Trzeba mieć na uwadze, że kil jest podnoszony, więc zaprojektowanie go wymaga szczegółowej analizy konstrukcji. Jednocześnie rozwiązanie problemu przypadku „grounding” bezpośrednio powodowało powstanie koncentracji naprężeń dla drugiego przypadku. Dzięki zastosowaniu mądrego modelowania i używania „wroksheet” w Ansys Mechanical udało się wykonać około 160 iteracji aby dojść do rozwiązania optymalnego.
W najbliższym czasie zespół czeka jeszcze wiele analiz krytycznych elementów jak skrzynka kilowa, bukszpryt, płetwy sterowe oraz wiele innych. Celem symulacji jest osiągnięcie maksimum sztywności przy minimalnej masie i akceptowalnym poziomie wytrzymałości.