Design of carbon fiber transom and outboard motor attachment for single pilot racing catamaran

A lightweight transom assembly was designed for a single pilot racing catamaran. Static loading was categorized based on the input of an electrical motor; its loads were relocated throughout the structure to evaluate the mechanics of proposed structural components. Analytical and numerical optimization techniques were carried out to minimize the mass of the transverse member connected to the motor assembly that was tasked with transmitting all loads to the main frame of the vessel. The member was constrained with respect to its torsional and translational displacements as well as by allowable stresses. Several high strength, thin membered aluminum components were designed in accordance with the physical requirement to join sub-assemblies of the vessel. A theoretical study of tubular adhesive joints in torsional-shear dominated loading was carried out and adherend and adhesive characteristics such as geometry, width, length, and thickness were varied to increase the load bearing strength of the joints. A study of the design and manufacture of a carbon fiber tee fitting was carried out and accordingly, the joint was implemented to connect the transverse member to the main frame of the vessel. Factors of safety with respect to allowable stresses and displacements of the proposed components are addressed and a differential weight analysis is performed; yielding an assembly that weighs only 12% of the state of the art transom.

È stato progettato uno specchio di poppa leggero per un catamarano da regata con un solo pilota. Il carico statico è stato classificato in base all'input di un motore elettrico; i suoi carichi sono stati trasferiti in tutta la struttura per valutare la meccanica dei componenti strutturali proposti. Sono state eseguite tecniche di ottimizzazione analitica e numerica per minimizzare la massa dell'elemento trasversale collegato al gruppo motore, che aveva il compito di trasmettere tutti i carichi al telaio principale dell'imbarcazione. L'elemento è stato vincolato rispetto ai suoi spostamenti torsionali e traslazionali e alle sollecitazioni ammissibili. Diversi componenti in alluminio ad alta resistenza e a membrana sottile sono stati progettati in base ai requisiti fisici per unire le sottounità della barca. È stato condotto uno studio teorico sui giunzioni strutturali in condizioni di carico dominato da torsione e taglio e sono state variate le caratteristiche dell'aderente e dell'adesivo, come la geometria, la larghezza, la lunghezza e lo spessore, per aumentare la resistenza al carico dei giunti. È stato condotto uno studio sulla progettazione e sulla fabbricazione di un raccordo a T in fibra di carbonio e, di conseguenza, il giunto è stato implementato per collegare l'elemento trasversale al telaio principale della barca. Sono stati esaminati i fattori di sicurezza rispetto alle sollecitazioni e agli spostamenti ammissibili dei componenti proposti ed è stata eseguita un'analisi del peso differenziale, ottenendo un assemblaggio che pesa solo il 12% dello specchio di poppa attuale.