Search
dr inż. Karol Niklas
Employment
- Assistant Professor at Institute of Ocean Engineering and Ship Technology
Research fields
- strength analysis
- fatigue analysis
- computer simulation
- cad
- fea
- cfd
- experimental research
- ship design
- offshore structures
- yacht
- sandwich structure
- ship structures
- ship
- ship resistance
- seakeeping
- ship collision
- sov
- offshore wind turbine
- support structure
- wind farm
- nx
- ansys
- nastran
- star-ccm+
- rhino3d
- maxsurf
Publications
Filters
total: 47
Catalog Publications
Year 2023
-
Impact of steel grade on a ship colliding with an offshore wind turbine monopile supporting structure
PublicationOffshore wind power is experiencing rapid development around the world. The number of installations and their size is growing. Thousands of monopile support structures with diameters of 10 m and weights of 2000 tons will be installed in the coming years. Offshore wind power installations, often located close to the shore and shipping routes, pose a new challenge to ship safety. The study analyses the damages from an accidental...
-
The retrofitting of ships by applying retractable bow hydrofoils: a case study
PublicationIncreasing environmental requirements and a relatively long ship life of 30 years mean more attention is needed to retrofit existing ships. One possibility is using hydrofoils to reduce the ship’s resistance and improve comfort and safety in rough sea conditions. This study investigates the influence of retractable bow hydrofoils on the seakeeping performance and operational conditions of a selected case study vessel (V-shaped...
Year 2021
-
The influence of selected strain-based failure criteria on ship structure damage resulting from a collision with an offshore wind turbine monopile
PublicationOffshore wind farms are developing well all over the world, providing green energy from renewable sources. The evaluation of possible consequences of a collision involves Finite Element computer simulations. The goal of this paper was to analyse the influence of selected strain-based failure criteria on ship damage resulting from a collision with an offshore wind turbine monopile. The case of a collision between an offshore supply...
Year 2020
-
DETERMINATION OF SEAKEEPING PERFORMANCE FOR A CASE STUDY VESSEL BY THE STRIP THEORY METHOD
PublicationThe increase of seakeeping performance is of particular importance for car and passenger ferries, service ships in the gas and oil extraction industry and offshore wind power farm industry, as well as for special purpose ships (including military applications). In the water areas of the Baltic Sea, North Sea, and Mediterranean Sea, which are characterised by a short and steep wave, the hull shape has a substantial impact on the...
-
Improvement of ships seakeeping performance by application of the full-scale cfd simulations
PublicationThe ship’s fuel economy is increasingly important. The paper presents the effect of redesigning a case study ship for increasing seakeeping performance. Selected wave parameters reflect very difficult operational conditions existing on the North Sea and the Baltic Sea. The analyzed variants of a case study ship represent the latest developments of modern hull forms. The concepts similar to V-shaped bulbous bow, X-bow, X-aft, B-bow...
Year 2019
-
Experimental Research on the Energy Efficiency of a Parallel Hybrid Drive for an Inland Ship
PublicationThe growing requirements for limiting the negative impact of all modes of transport on the natural environment mean that clean technologies are becoming more and more important. The global trend of e-mobility also applies to sea and inland water transport. This article presents the results of experimental tests carried out on a life-size, parallel diesel-electric hybrid propulsion system. The eciency of the propulsion system was...
-
Full scale CFD seakeeping simulations for case study ship redesigned from V-shaped bulbous bow to X-bow hull form
PublicationIncreasing propulsion efficiency, safety, comfort and operability are of the great importance, especially for small ships operating on windy sites like the North Sea and the Baltic Sea. Seakeeping performance of ships and offshore structures can be analysed by different methods and the one that is becoming increasingly important is CFD RANS. The recent development of simulation techniques together with rising HPC accessibility...
-
Full-scale CFD simulations for the determination of ship resistance as a rational, alternative method to towing tank experiments
PublicationResults of ship resistance predictions obtained from towing tank experiments are affected by the method used to extrapolate from a model scale to a ship scale. Selection of method to determine a form factor is subjective and the extrapolation method is accurate for typical hull forms. For innovative hull forms the proper method for calculating the form factor is questionable. Moreover, the influence of the extrapolation method...
-
Improvement of ships seakeeping performance by application of the Full-scale CFD simulations – case study
PublicationThe ship’s fuel economy is increasingly important. The paper presents the effect of redesigning a case study ship for increasing seakeeping performance. Selected wave parameters reflects very difficult operational con-ditions existing on the North Sea and the Baltic Sea. The analyzed variants of a case study ship represent the latest developments of modern hull forms. The concepts similar to V-shaped bulbous bow, X-bow, X-aft,...
-
Prediction of ship resistance with the use of Full-scale CFD simulations
PublicationIn recent years, the IMO has introduced new regulations to reduce the negative impact of ships on the natural environment. A particularly important step forcing technological innovations is the increasing requirement of ship energy efficiency. It is expressed by the Energy Efficiency Design Index (EEDI). Another important step towards green shipping is rising the required quality of fuel used for propulsion, so called Tier limits....
Year 2018
-
Experimental research on over-laminated steel sandwich panel connection to determine the form of fatigue failure
PublicationThe novel means of transport need to meet rising both the economic and ecologic requirements. In recent years the International Maritime Organization (IMO) introduced new measure of ship energy efficiency (the EEDI index), as well as new regulations regarding higher quality of fuel (so called Tier limits). It resulted in much higher interest of the technological development of ships. One of the solution having great potential is...
-
MARSTRUCT benchmark study on nonlinear FE simulation of an experiment of an indenter impact with a ship side-shell structure
PublicationThis paper presents a benchmark study on collision simulations that was initiated by the MARSTRUCT Virtual Institute. The objective was to compare assumptions, finite element models, modelling techniques and experiences between established researchers within the field. Fifteen research groups world-wide participated in the study. An experiment involving a rigid indenter penetrating a ship-like side structure was used as the case...
-
The effect of numerical 2D and 3D FEM element modelling on strain and stress distributions at laser weld notches in steel sandwich type panels
PublicationLike other means of transport, merchant ships face the problem of increasing requirements concerning the environment protection, which, among other issues, implies the reduction of fuel consumption by the ship. Here, the conventional approach which consists in making use of higher strength steels to decrease the mass of the ship hull can be complemented by the use of new steel structures of sandwich panel type. However, the lack...
Year 2017
-
Application of advanced CFD simulations in seakeeping analysis of ships (case study)
PublicationThe novel design process of many types of ships needs estimation of seakeeping properties. Especially ships like Offshore Supply Vessels, Wind Farm Support Vessels, Research Vessels, ferries, military vessels, rescue vessels require extended analysis of ship behavior on rough sea. The main reason for improving ships operability in different sea conditions is need of rising efficiency of propulsion system, reducing hull added resistance,...
-
Strength analysis of a large-size supporting structure for an offshore wind turbine
PublicationThe offshore wind power industry is the branch of electric energy production from renewable sources which is most intensively developed in EU countries. At present, there is a tendency to install larger-power wind turbines at larger distances from the seashore, on relatively deep waters. Consequently, technological solutions for new supporting structures intended for deeper water regions are undergoing rapid development now. Various...
-
Supporting development of the smart ship technology by CFD simulation of ship behavior in close to real operational conditions
PublicationThe shipping industry is at the milestone of technological development – autonomous ships. Involving smart technologies accelerates development of green and safe shipping. Also IMO regulations, especially EEDI en-hanced application of new technologies. Meeting economic and ecological requirements future ships need to be designed with respect to increased reliability and operational performance. Design process of ships may be improved...
-
Towards improved energy efficiency of future smart ships by application of advanced CFD simulations – case study
PublicationThe international trade plays crucial role in today’s globally developed world’s economy. Many people are unaware of the unimaginable volume of cargo being transported every year by oceans and seas. For most of the time invisible from land the shipping industry preserves its strong position of the most cost-efficient and environmental friendly mean of transport. However during last years the shipping industry is under great pressure...
Year 2016
-
Assessment of damage causes of a 17 m long wind turbine blade model
PublicationThe subject matter is to verify the stiffness of the steel supporting structure and assess the causes of cracks in the 17 m long wind turbine blade model
-
Comparison of strain results at a laser weld notch obtained by numerical calculations and experimental measurements
PublicationIn the development of ship structures applying new materials and it’s purposeful placement play an important role. During the last years, especially in a construction of ro-ro type vessels, the usage of novel sandwich structures in cargo decks is profitable. Steel sandwich panel is an innovative solution which at a todays state of development can be used for the construction of any members not taking part in a global bending of...
-
Experimental investigation of Steel–Concrete–Polymer composite barrier for the ship internal tank construction
PublicationTransportation of dangerous cargo by ships demands ensuring an appropriate protection level in case of an accident. Two of the most dangerous accident types resulting in an oil spill are grounding and ship to ship collision. The article presents results of research on a new composite construction for a ship hull that increases structural safety during collision. The concept of semi-elastic Steel–Concrete–Polymer structure is presented....
Year 2015
-
FEM modelling of stress and strain distribution in weld joints of steel sandwich panels
PublicationThe development of laser welding technology has enabled the mass production of thin-walled structures, including steel sandwich panels. The technology of joining plating panels with stiffeners by welding allows us to create joints with a specific geometry and material properties. In comparison with other types of joints, laser welds are characterized by their specific behaviour under cyclic load and, as a consequence, a different...
-
Report no: WOiO /II/46/2015 - Construction node verification test, estimation of breaking load (shear force) and destruction form
PublicationA new generation of tanks for LNG transportation has been designed. Mass reduction forced our customer to use three different materials: austenitic steel, aluminium alloy and LNG compressed wood between them. The expertise concerns structural node between tank foundation and suspension. Expertise contains: description of object of test, test principals, results and conclusions
-
Strength analysis of the support structure of the offshore wind turbine
PublicationThe global power demand from renewable sources is growing. One of a very favorable solution which meets severe environmental protection requirements are the offshore wind turbines. The offshore wind energy sector has experienced very fast development over last decade. Offshore wind farms, in comparison with onshore applications, can provide increased efficiency with reduced noise, visual, transportation and installation con-flicts....
-
The Influence of Modelling Material Zones on Strains and Stresses at Weld Toe Notch
PublicationThe latest development in the field of welding technology enabled prefabrication of thin-walled sandwich structures in an industrial scale. Sandwich structures fabricated of steel, or aluminium alloy plates and stiffeners are welded with the use of hi-power CO2 lasers. Strength analysis of such structures with the use of finite element method needs proper material modelling.In this paper the material model of steel sandwich panel...
-
The Influence of Selected Parameters of Numerical Modelling on Strains and Stresses at Weld Toe Notch
PublicationLatest development in the field of welding technology and prefabrication enabled massive production of thin-walled sandwich structures. Multi-layered sandwich structures are fabricated with the use of high-power CO2 lasers, friction welding, arc welding, hybrid welding, or other technique designed for the special purpose. Steel or aluminium alloy plates with thickness between 1 and 5 mm are connected by internal stiffeners. Strength...
Year 2014
-
Calculations of notch stress factor of a thin-walled spreader bracket fillet weld with the use of a local stress approach
PublicationPresence of geometric notches in welded joints causes concentration of strains and stresses, therefore reducing fatigue strength of such joints. This article presents an analysis of stress concentrations in a fillet weld of a spreader mounting bracket on a small sailing yacht. The aim of this article is to direct the attention of designers, manufacturers and regulatory bodies to issues of fatigue cracks that form in brackets fastening...
-
Innowacyjne technologie CAx / PLM
PublicationWyzwania stawiane przed firmami projektowymi, produkcyjnymi, usługowymi to m.in. rosnące wymagania innowacyjności produktów. Zauważalna jest silna potrzeba wprowadzania nowych produktów wysokiej jakości, w krótkim czasie i konkurencyjnych cenach. Zauważalny jest również aspekt konieczności minimalizowania ryzyka związanego z wprowadzaniem nowych rozwiązań na rynek. W odpowiedzi na te wyzwania wprowadzono nowe technologie wspomagające...
-
Modelowanie numeryczne spoin laserowych - wpływ modelu materiałowego na odkształcenia i naprężenia w rejonie karbu lica
PublicationW metalowych konstrukcjach cienkościennych kluczową rolę odgrywają połączenia, które ze względu na wymagania wytrzymałościowe podlegają szczególnej analizie. Zalecaną metodą obliczeniową jest podejście według hipotezy lokalnych naprężeń, bądź lokalnych odkształceń. Do oceny trwałości zmęczeniowej wg podejścia lokalnych naprężeń istnieje potrzeba wyznaczenia teoretycznego współczynnika koncentracji naprężeń w karbie. W ostatnim...
-
The influence of core material on strength properties of hybrid sandwich panels
PublicationAlong with high prices of fuels and more restrictive safety and environmental regulations (including environment protection) increased interest in sandwich structures is being observed. One of the solution having growing application potential is steel sandwich panel. The construction consist of very thin steel plates (about 2mm) and stiffeners between them. The main advantage of using such solution is very high strength to weight...
-
Zastosowanie naprężeń lokalnych do oceny trwałości zmęczeniowej spoin laserowych w złączu teowym paneli stalowych typu sandwich
PublicationRozwój technologiczny umożliwił wytwarzanie nowych, innowacyjnych cienkościennych konstrukcji wielowarstwowych – stalowych paneli typu sandwich. Jednym z najważniejszych czynników z punktu widzenia bezpieczeństwa tego typu konstrukcji jest wiarygodna ocena trwałości zmęczeniowej spoin laserowych łączących poszycia i usztywnienia paneli. Spoiny te prezentują znacząco odmienne własności wytrzymałościowe, a w tym trwałość zmęczeniową,...
Year 2013
-
Innovative design of hybrid powered inland vessel
PublicationOne of the most demanding task for European countries is rational transportation system taking into account fuel efficient and ecological propulsion. The paper presents innovative design of hybrid powered inland vessel. The most important aspects regarding new design and technical solutions are being presented, including numerical and experimental research on hull form. Combined diesel-electric propulsion supported by solar panel...
Year 2012
-
Influence of the notch rounding radius on estimating the elastic notch stress concentration factor in a laser welded tee joint
PublicationIn recent years an increased interest of industry in sandwich-type metal structures can be observed. These structures consist of thin plates of 2.5 mm in thickness separated by stiffeners of different shapes and forms. Welds joining the plates and stiffeners are made on the outer side of the plates using laser welding technique. A locally focused source of heat causes the plate to melt creating a very narrow and elongated joint....
-
Wykorzystanie nowoczesnych narzędzi CAD/CAM/CAE do projektowania kadłuba statku o napędzie hybrydowym
PublicationW sektorze transportu ludzi i towarów odbywa się obecnie ogromny postęp wywołany głównie za sprawą wysokich cen paliw i różnego rodzaju podatków ekologicznych. Wprowadzane sukcesywnie regulacje prawne, mające zmniejszyć emisje substancji szkodliwych dla człowieka i środowiska naturalnego, w znacznym stopniu zmuszają zarówno producentów, jak i odbiorców do poszukiwania rozwiązań technicznych bardziej efektywnie wykorzystujących...
Year 2011
-
Increasing ship structure crashworthiness
PublicationZmniejszanie ryzyka zanieczyszczenia środowiska w przypadku transportu morskiego materiałów niebezpiecznych stanowi ważny problem badawczy. Jednym z kluczowych zagadnień w tym obszarze stanowią aspekty związane ze zwiększaniem odporności konstrukcji na kolizję. W pracy omówiono najważniejsze metody zwiększania możliwości pochłaniania energii kolizji przez konstrukcje cienkościenne.
-
Określanie rozkładu odkształceń i naprężeń w spoinach stalowych paneli typu sandwicz metodą MES
PublicationRozwój technologii spawania laserowego umożliwił masową produkcję konstrukcji cienkościennych, w tym również stalowych paneli sandwicz. Technologia wykonywania spoin łączących poszycia paneli z usztywnieniami daje możliwość uzyskania łączenia o szczególnej geometrii i właściwościach materiałowych. Złą-cza spawane laserowo, w porównaniu ze spoinami innego typu, charakteryzują się specyficznym sposobem zachowania pod obciążeniem...
-
Określanie rozkładu odkształceń i naprężeń w złączach spawanych stalowych paneli typu sandwich metodą MES
PublicationRozwój technologii spawania laserowego umożliwił masową produkcję konstrukcji cienkościennych, w tym również stalowych paneli typu "Sandwich". Technologia wykonywania spoin łączących poszycia paneli z usztywnieniami powoduje powstanie połączenia o szczególnej geometrii i własnościach materiałowych. Złącza spawane laserowo, w porównaniu ze spoinami innego typu, charakteryzują się specyficznym sposobem zachowania pod obciążeniem...
Year 2010
-
Numerical simulation of grouding experiment
PublicationJednym z możliwych sposobów zwiększenia odporności kon strukcji statku na kolizje jest zaprojektowania jej w taki sposób, aby podczas zderzenia absorbowała możliwie dużą ilość energii. Jednym z nowych pomysłów jest idea, będąca tematem projektu CORET (EUREKA E!3614), zwiększenia odporności na rozdarcie poszycia poprzez dodanie do obecnej konstrukcji półelastycznej polimerowo-betonowej bariery ochronnej. Proces projektowania nowej...
-
Numeryczne obliczanie odkształceń i naprężeń w karbach spoin laserowych paneli typu Sandwich
PublicationDla analizy zmęczeniowej metodami lokalnymi fundamentalnym elementem jest określenie koncentracji naprężeń w złączu, a do ich oceny niezbędna jest szczegółowa naliza odkształceń i naprężeń w karbach. Do określenia odkształceń w złączu wybrano metodę numeryczną MES. Przedstawione wyniki dotyczą wpływu sposobu modelowania (w płaskim stanie naprężenia, w płaskim stanie odkształcenia, bryłowe) na rozkład odkształceń w karbach.
-
The determination of deformations and stresses of laser welds used for fatigue assessment of steel sandwich panel joints
PublicationPanele typu sandwich znajdują szerokie zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. W przypadku niektórych zastosowań wymagających ocenę ryzyka dużą rolę odgrywa ocena trwałości zmęczeniowej spoin laserowych paneli. W pracy prezentowane są metody wyznaczania lokalnych odkształceń i naprężeń w połączeniach spawanych w celu oceny trwałości zmęczeniowej według hipotez lokalnych naprężeń i odkształceń.
Year 2009
-
Advanced coating of interior of tanks for rising environmental safety - numerical simulation of grounding
PublicationZwiększanie bezpieczeństwa środowiska naturalnego podczas transportu materiałów ropopochodnych stale stanowi ważny i aktualny problem badawczy. W pracy prezentowane są wyniki badań innowacyjnych powłok ochronnych zmniejszających ryzyko rozlewu olejowego podczas kolizji środków transportu - w szczególności statków. Prace badawcze prowadzone były w ramach programu Eureka E!3614 CORET.
Year 2008
-
Numerical calculations of behaviour of ship double-bottom structure during grounding
PublicationIdeą projektu CORET jest dodanie do obecnej konstrukcji dna podwójnego statku specjalnych powłok polimerowo-betonowych w celu zwiększenia odporności na rozszczelnienie podczas kolizji, czy wejścia na mieliznę. Aby poprawnie zaprojektować te bariery ochronne konieczne jest przeprowadzenie symulacji numerycznej. Tworzenie modelu numerycznego konstrukcji podczas kolizji jest bardzo złożone i wymaga wykonania symulacji pomocniczych...
-
Obliczenia numeryczne konstrukcji dna jachtu podczas wejścia na mieliznę
PublicationPozytywne zmiany w dostępie do żeglarstwa, które dokonały się w ostatnim dziesięcioleciu spowodowały wzrost liczby osób uprawiających ten sport. Przepisy, wg których projektowane są jachty nie stawiają żadnych wymagań wytrzymałości konstrukcji na wypadek kolizji jednostki z dnem. Z doświadczenia wiadomo, że wejście jachtu na piaszczystą mieliznę nie musi powodować uszkodzeń, jednak kolizja z podwodną skałą w szkierach szwedzkich...
-
Poli-optimization of selected variants of steel sandwich panels connections
PublicationPanele kompozytowe odgrywają coraz większą role w różnorodnych zastosowaniach inżynierskich. Jednym z zagadnień kluczowych dla możliwości aplikacyjnych są połączenia między cienkościennymi formami w układzie wzdłużnym i poprzecznym. Praca prezentuje wyniki polioptymalizacji numerycznej wybranych połączeń stalowych paneli typu sandwich.
-
Search for optimum geometry of selected steel sandwich panel joints
PublicationZastosowanie stalowych paneli typu sandwich w konstrukcjach okrętowych wymaga rozwiązania wielu problemów. Jednymi z trudniejszych zagadnień związanych z tymi nowymi strukturami są połączenia pomiędzy panelami oraz między panelami i konstrukcją innego typu. Artykuł przedstawia poszukiwanie optymalnej geometrii połączenia typu panel-panel w układzie wzdłużnym, przy użyciu parametrycznego modelu w programie ANSYS. Poszukiwano konfiguracji...
Year 2007
-
Optymalizacja wybranych połączeń paneli sandwiczowych
PublicationOgromne doświadczenie wynikające z działalności Towarzystw Klasyfikacyjnych, lepsze narzędzia obliczeniowe i rosnący poziom wiedzy okrętowej prowdzi do coraz doskonalszych rozwiązań wykorzystywanych w budowie nowych statków. Równolegle do udoskonalania klasycznej konstrukcji statku trwają prace nad wykorzystaniem w okrętownictwie nowych postaci konstrukcyjnych wykorzystywanych powszechnie w budowie jednostek z tworzyw sztucznych....
Year 2006
-
Długodystansowy pojazd wodny napędzany energią słoneczną ''Solar-Energa''
PublicationKoło Studentów Techniki Okrętowej Politechniki Gdańskiej KORAB prowadzi prace nad jednostką pływającą napędzaną energią słoneczną. Pojazd ten ma spełnić wymogi regulaminowe i wystartować w regatach ''Frisian Nuon Solar Challenge 2006''. Regaty te składają się z sześciu etapów o łącznej długości 210km. Trasa wyścigu prowadzi w większości kanałami. Jedyną energią przeznaczoną do napędu jednostki podczas trwania wszystkich etapów...
Year 2005
-
Szybki pojazd wodny napedzany siłą mięśni ludzkich
PublicationNa tle tak mocno technologicznego świata wciąż odżywają idee urządzeń czerpiących energię ze źródeł naturalnych: a to samoloty napędzane energią słoneczną, a to pojazdy kołowe napędzane siłą wiatru. Jednym z takich wyzwań jest konstrukcja szybkiego pojazdu wodnego napędzanego siłą mięśni załogi i udział w regatach takich pojazdów - International Waterbike Regatta (IWR) zwanych potocznie Waterbike.
seen 2917 times