Development and Design of Portable Flood Protection in Aluminum with Variable Length

Abstract

Hensikten med denne masteroppgaven er å undersøke mulighetene til å lage et fleksibelt flomvern som kan brukes i installasjonen av et flomvern fra AquaFence AS, et norsk selskap som spesialiserer seg på mobilt flomvern. Når AquaFence skal installere et av sine systemer planlegger de at omkretsen skal matche et helt tall av antall elementer. Erfaring tilsier at det er vanskelig å installere AquaFence-panelene helt rett i forhold til hverandre. På lange strekninger vil en liten vinkling mellom to elementer tidlig på strekningen kunne forskyve hele systemet ganske langt i enden av strekningen, som kan føre til at hele strekningen må installeres på nytt. Et fleksibelt flomverns-element vil gjøre systemet mye mindre sårbart for hull som ikke samsvarer med standardlengden.

Standard elementer fra AquaFence har alltid vært laget av kryssfiner, men å lage et fleksibelt element i kryssfiner har resultert i et tungt og lite brukervennlig element. I et forsøk på å løse dette ble en serie konsepter i aluminium laget og sammenlignet. Fokuset ble satt på deres V1800-modell i denne oppgaven, og på hvordan aluminium kan brukes til å erstatte kryssfiner.

FEA ble brukt til å sjekke konseptets strukturelle integritet, og en gradering-matrise ble brukt til å sammenligne konseptene. Et strukturelt design som er i stand til å motstå kreftene som oppstår i en flom ble utviklet ved hjelp av analytiske prototyper. Bruken av CAD gjorde det mulig å dekke kunnskapshull raskt. Det analytiske resultatet fra FEA viste en høy ytelse av elementene. Konseptene som ble opprettet var i stand til å forbedre mange av problemene som dagens løsning har. Bruken av prinsipper i “set-based design” gjorde det mulig å teste flere «sub-solutions» slik at det beste konseptet ble designet. De ulike designene ble så innsnevret til ett enkelt foreslått design til slutt. Dette resulterte i et design som er både lettere, enklere å installere og har større fleksibilitet. Alle konseptene presentert I denne masteroppgaven har blitt videre utviklet fra resultatene fra prosjektoppgaven fra høsten 2019.

The purpose of this master thesis is to investigate the prospect of creating a flexible flood wall that could be used in the installation of a flood protection system from AquaFence AS, a Norwegian company who specializes in portable floodwalls. When AquaFence deploys one of its systems they plan for the circumference to match an even number of elements. Experience have shown that installing two elements with zero angle to each other is very difficult. If two elements are installed with an angle at an early stage in a stretch of the floodwall, it will lead to a big misplacement of the system further down. A flexible floodwall element would make the system much less vulnerable to variations and gaps that do not match the standard length. Standard elements from AquaFence are usually made in plywood but creating a flexible element in plywood has resulted in a heavy and not very user-friendly element. In an effort to work around this, a set of concepts in aluminum were created and compared. The focus was put on their V1800-model in this thesis, and on how aluminum can be utilized to replace plywood. FEA was used to check the structural integrity of the concepts, and a grading matrix to rank the following concepts. A structural design that is able to withstand the forces from a flood was developed by the help of analytical prototypes. The use of computer aided design made it possible to close knowledge gaps swiftly. The analytical result from FEA showed a high performance of the elements. The concepts that were created had the ability to improve many of the problems that today’s solution has. The use of principles in set-based design allowed several sub-solutions to be designed and tested. Various suggested designs were narrowed down to a single proposed design accordingly. This resulted in a suggested design that is lighter, easier to install and has a greater flexibility. All the concepts presented in this thesis has been developed further from sketches created in the fall of 2019s project thesis.