This report concerns the efficiency of a novel spray deflector design. The novel design is analyzed and compared to a bare hull and a bare hull fitted with spray rails by experimental testing in a towing tank. The bespoke hull has a modular design where different inserts can be installed to make the parent hull into a bare hull, spray rail, low speed or high speed deflector. The hulls are analyzed in two environments, calm water and irregular waves, where the hulls are compared in drag resistance, running trim and heave for calm water and in bow and center of gravity accelerations for waves. The calm water results show that the deflectors lower the total resistance with up to 25% compared to the bare hull and by over 15% compared to the spray rail configuration, while also affecting the running trim of the hull, raising it by about 1°compared to both spray rail and bare hull. The heave is also affected but not to the same degree, the low speed deflector and the spray rail hull show a similar increase in heave compared to the bare hull as long as the deflector is at its design speed or lower. Because of this change in running position no conclusion about the specific removal of spray resistance on the part of the deflector compared to spray rails can be stated. The deflector design used in these tests change the running trim which has significant influence on the resistance. The irregular wave tests indicate that the current deflectors have a small influence on the vertical accelerations compared to the bare hull. The difference is similar to the spray rail setup where the accelerations at center of gravity for both designs show an increase while the spray deflector exhibited lower accelerations in the bow area. Several improvements have been stated that would improve the current design for the next series of experiments.

The vehicle sector is facing the biggest revolution of the last 70 years, whose main target is the depletion of emission and a steady decrease of fuel consumption. The focus in this report is the Green House Gas Emissions model (GEM) developed by the United States Environmental Protection Agency (EPA). The model is one of the newest and most complete simulation tool aimed to provide estimation of fuel consumption and CO2 emissions for the US market depending on the input inserted and the type of vehicle chosen. The usage of these tools is expected to increase in the next decades as it presents a more economical solution compared to chassis dynamometer and real driving test. Furthermore, all the environmental agencies that are developing these programs play also a key role in establishing new rules and regulations. Scania, as one of the leading manufacturer companies of heavy duty vehicle worldwide, needs to learn about the new certification processes in US to be able to expand in this specific market. The aim of this work is to learn more about the GEM and to validate its results. A theoretical review is performed to understand how GEM is working and how each parameter could possibly affect the outcomes. Several parameter variations on a long haulage HDV are performed with the GEM and output results presented. To validate the GEM the European simulation tool VECTO and an internal Scania worksheet for fuel consumption and emissions analysis are used as they were previously validated by means of the chassis dynamometer test.  GEM shows very similar results in this comparison with VECTO and the internal Scania worksheet. Assessing the reliability of this programme on a larger scale could represent a key aspect for Original Equipment Manufacturers (OEMs) as they could use this simulation tool to easily and rapidly have some fuel economy results solely based on the specifications of the vehicle in analysis. / Fordonsindustrin står inför sin största revolution på 70 år, vars huvudsakliga mål är reducering av utsläpp och en stadig minskning i bränslekonsumtion. Denna rapports fokus är Växthusgasemissionsmodellen (eng. ”Green House Gas Emissions model” – förkortad ”GEM”) utvecklad av amerikanska statens miljöskyddsverk (”EPA”). Modellen är ett av de senaste och mest kompletta simuleringsverktygen för att ge uppskattningar av bränslekonsumtion och CO2 utsläpp för den amerikanska marknaden, beroende på angiven indata och vald fordonstyp. Användandet av detta verktyg förväntas öka under nästa årtionde då det erbjuder en mer ekonomisk lösning jämfört med chassidynamometrar och faktiska körtester. Dessutom spelar alla miljöinstituten som utvecklar dessaprogram också en nyckelroll i att skapa nya lagar och regler.Scania, i egenskap av en av världens ledande tillverkare av tunga fordon, har ett behov av att lära sig om den nya certifieringsprocessen i USA för att kunna expandera på denna marknad. Syftet med detta arbete är att införskaffa mer kunskap kring GEM och att validera dess resultat.En teoretisk undersökning utförs för att förstå hur GEM fungerar och hur varje enskild parameter påverkar resultatet. Flera parametervariationer utförs för en långtradare med hjälp av GEM och resultatet presenteras. Valideringen av GEM sker med hjälp av det europeiska simulationsverktyget VECTO samt ett av Scanias interna kalkylark över bränslekonsumtion och utsläppsanalys då de sedan tidigare har validerats med chassidynamometertest.GEM visar mycket liknande resultat i denna jämförelse med VECTO och det interna Scania kalkylarket.Att bedöma tillförlitligheten i detta program på en större skala kan utgöra en nyckelaspekt för originalutrustningstillverkare (OEM), eftersom de skulle kunna använda detta simuleringsverktyg för att snabbt och enkelt få bränsleekonomiska resultat uteslutande baserat på specifikationerna för fordonet i analysen.

Flow noise is a major noise source in the transportation industry from the automotive up to the aircraft industry. The characterization of the aerodynamic excitations and of the structure transmission is of primary interest in order to improve the passenger and crew comfort. One important component of the flow noise excitation comes from the wall pressure fluctuations induced by the development of turbulent boundary layers around the vehicle. This master thesis is focused on the validation of a method to calculate structural vibrations based on aerodynamic data by the comparison with experimental data. The analysis will be done with a flat plate configuration in a wind tunnel. The strategy yields good results and it has been validated: it could be used for more complex problems.

This work studies the use of an ultrasonic 3D positioning system in multicopter landing applications. Its aim is to develop a solution for autonomous landing of rotary wings systems on mobile platforms, especially boat decks using the positioning system developed by the French startup Internest. First, the position sensing algorithms will be improved so as to let them provide accurate relative position measurements in moving reference frames. Then a first implementation of a control algorithm based on PIDs will be considered, discussed and tested. Finally some improvements will be studied, with the use of trajectory planning and feedforward control, as well as the definition of a reference model. The whole work is led in an industrial R&D context, with the aim of developing simple but effective solutions that can easily be used in numerous applications, on a large variety of systems. / Det här arbete studerar hur man kan använda 3D positionering med ultraljud för att landa multicenter. Målet är att utveckla en lösning för autonom landning av olika system på mobila plattformar, i synnerhet på båtdäck, med en teknik som utvecklats ett fransk företag, Internest. Först, lägesalgoritmnerna ska förbättras så att de kan ge exakt positionsmätningar i rörliga referensramar. Sedan gjordes en första implementering av lägesalgoritmen med PID som studerades och testades. Till sist, implementerades och och förbättrades algoritmen med banplannering, feedforward reglering, och en referensmodell. Allt detta arbete är genomfört i ett industriellt sammanhang, med målet att utveckla enkla men effektiva lösningar som kan användas i olika applikationer, med olika system.

Several statistical studies have suggested that the risk of injury is significantly higher in multiple event accidents (MEAs) than in single event crashes. Improper driving in such scenarios leads to hazardous vehicle heading angles and excessive lateral deviations from thevehicle path, resulting in severe secondary crashes. In these situations, the vehicle becomes highly prone to side impacts and such impacts are more harmful to the occupants since the sides of the vehicle have less crash energy absorbing structures than the front and rear ends.Significant advancements have been made in the area of automotive safety to ensure passenger safety. Active safety systems, in particular, are becoming more advanced by the day with vehicles becoming over actuated with electric propulsion and x-by-wire systems. Keepingthat in mind, in this master thesis a post impact vehicle motion control strategy for an electric vehicle is suggested based on a hierarchical control structure which regulates the lateral deviation of the affected vehicle while maintaining safe heading angles after an impact.Sliding Mode Control (SMC) has been utilized in the higher controller which generates a virtual output used as an input for a lower controller performing torque allocation. The allocation methods were based on optimization, aimed to minimize tire utilization, and anormal force based approach. The performance of the controller was first evaluated with single track and two track model of the vehicle because of their simplicity making them easy to debug and also since they allowed for quick simulations. This was followed with evaluationwith a high fidelity vehicle model in IPG CarMaker for fine tuning the controller. It was observed that the use of SMC strategy to generate virtual yaw moment to be used in torque vectoring for controlling vehicle trajectory post impact proved to be a robust strategymanaging to control the vehicle even in cases of actuator failure. So it can be concluded that the hierarchical control structure with the higher Sliding mode controller, generating a virtual yaw moment, and a lower controller doing torque allocation using a normal force basedstrategy and an optimization approach worked as intended. / Flera statistiska studier har föreslagit att risken för skador är signifikant högre vid flerföljdskollisioner än vid enskilda kollisioner. Felaktig körning i sådana scenarier leder till farliga fordonspositioner och stora avvikelser från fordonets ursprungliga färdriktning, vilket resulterar i svåra sekundära kollisioner. I dessa situationer blir fordonet ofta utsatt för sidokollisioner vilka är mer skadliga för passagerarna, eftersom sidorna på fordonet har mindre energiabsorberande strukturer vid deformation än främre och bakre delarna på fordonet. Betydande framsteg har gjorts inom området bilsäkerhet för att säkerställa passagerarsäkerheten. Aktiva säkerhetssystem, i synnerhet, blir alltmer avancerade i och med att fordon blir överfakturerade med bland annat elektrisk framdrivning och x-by-wire system. Med tanke på detta föreslås i detta examensarbete en strategisk styrning av fordonets rörelse för ett elfordon baserat på en hierarkisk reglerstruktur som reglerar laterala avdriften hos det drabbade fordonet samtidigt som det upprätthåller säker fordonsriktning efter en kollision. Sliding Mode Control (SMC) har använts i den högre kontrollenheten som genererar ett virtuell utvärde som används som invärde för en lägre styrenhet som utför momentallokering. Allokeringsmetoderna baserades på optimering, som syftade till att minimera däckutnyttjandet och ett normalkraftsbaserat tillvägagångssätt. Styrenhetens prestanda utvärderades först med en ”singel track model” och en ”two track model” av fordonet på grund av deras enkelhet som gör dem enkla att felsöka och möjliggör snabba simuleringar. Därefter gjordes en utvärdering med en mer detaljerad och komplex fordonsmodell i IPG CarMaker för finjustering av regulatorn. Det observerades att användningen av SMC-strategin för att generera ett virtuellt girmoment för att användas i momentvektoriseringen för reglering av fordonsriktningen efter kollision visade sig vara en robust strategi som klarar av att styra fordonet även i händelse av aktuatorfel. Slutsatsen är att den hierarkiska reglerstrukturen med en högre ”sliding mode controller”, som genererar ett virtuellt girmoment och en lägre styrenhet som utför momentallokeringen med en normalkraftbaserad strategi samt optimering fungerade som det var tänkt.

Applications of short fibre reinforced polymer composites (SFRPCs) have been rapidly increasing and most of the components made of these materials are subjected to cyclic loading. In automotive applications, “under the hood” is the harshest environmental condition for plastic-based materials with temperatures ranging from -40°C to 120°C. Components are subjected to mechanical vibrations primarily as a result of the periodic excitation and the dynamics of the engine firing. It is important, therefore, to design and test the components accurately so as to minimise the risk of component failure during the expected lifetime of the vehicle. Taking this into account, this thesis investigated if the current test methods being used at Scania ensured a valid fatigue testing of engine components made of SFRPCs. An extensive literature review was carried out detailing the work published on SFRPC fatigue to-date and the methods currently used at Scania NMBT were detailed. A series of sine and random vibration tests were then performed to characterise material behaviour in addition to Dynamic Mechanical Analysis and Scanning Electron Microscopy of failed specimens. The results of these, combined with the knowledge gathered in the literature review, resulted in a number of suggestions to adapt the current test methods with the aim of increasing their validity for SFRPCs.

The topic of this project is an experimental study of prepreg characteristics, such as tack, consolidation and temperature sensitivity during forming. The aim has first been tounderstand how the material reacts during different manufacturing processes. Secondly, to recommend suitable parameter settings, based on the findings, in order to get a good andreliable manufacturing process.In a literature study it was found that the prepreg tack is difficult to measure. It is debated by the scientific community today how to best describe prepreg tack, and the answer is affectedof what parameters that are sought to be reproduced. Consolidation tests have, in this study, been performed in an Instron machine. The relaxation of two different materials has beenmeasured in room temperature, 40 °C and 60 °C, with a maximum pressure of 2-10 bar. These limits are set to cover the temperature- and pressure scope in a robot forming process.Results show that neither of the materials will experience full consolidation during these tests, and therefore, neither in a robot forming process. It is therefore recommended toconsolidate the material in a separate process, if forming it with a robot. The material 6376/HTS is more temperature sensitive than the other tested material, an aerospacegraded prepreg with T800 fibres.Forming tests was carried out in a vacuum forming box with the goal to find a temperature where no forming defects can be seen by eye. This is found to be true at temperatures above50 °C for the material 6376/HTS when stacked in sequence [45, 0, -45, 90]4s.None of the materials are recommended to be robot formed in room temperature. Results show that one can see correlations between the forming tests and the consolidation tests.The tests are also assessed as a good way to gain basic understanding of the characteristics of a specific material. / En undersökning har gjorts av egenskaper hos prepreg så som dess tack, konsolidering och temperaturkänslighet i samband med formning. Syftet var att förstå hur materialet reagerarvid normala tillverkningsprocesser, för att i förlängningen kunna rekommendera inställningar för en stabil process.I en litteraturstudie visar resultaten på att det är svårt att karaktärisera prepreg tack. Vad som är den bästa metoden tvistas det om inom vetenskapen och svaret påverkas också avvilken process som resultaten avses användas till. Konsolideringstester har utförts i en Instron-maskin där relaxeringen av två olika material har mätts. Testade temperaturer ärrumstemperatur, 40 °C och 60 °C och maxtrycket har varit 2-10 bar. Gränserna är valda för att täcka temperaturer och tryck som används i en robotformnings-process.Resultaten visar att inget av materialen kommer att nå full konsolidering under testerna och därför inte heller under en formningsprocess med robot. Det rekommenderas därför attkonsolidera materialet innan eller efter en sådan formningsprocess. Materialet 6376/HTS är mer temperaturkänslig än det andra testade materialet, ett flyg- och rymd-klassat prepregmed T800 fibrer.Formningstester har gjorts i en låda för vakuum-formning med målet att finna en temperatur då materialet kunde formas utan synliga formningsdefekter. Den temperaturen är 50 °C ellerhögre för 6376/HTS då det är upplagt med stackningssekvens [45, 0, -45, 90]4s.Inget av de testade materialen rekommenderas att formas med robot i rumstemperatur. Resultaten visar att det finns korrelationer mellan formningstesterna och konsolideringstesterna.Experimentmetoderna bedöms också vara en bra utgångspunkt för att få en grundförståelse för vilka egenskaper ett specifikt material har.

I den här rapporten behandlas ett Systems Engineering arbete där en undersökning har utförts på möjligheten att docka en autonom undervattensfarkost med den nya generationens ubåt A26. I arbetet har fokus legat på de tidiga stegen inom Systems Engeineering disciplinen. En litteraturstudie på befintlig forskning och arbete inom området har utförts för att kartlägga idag möjliga tekniska lösningar. Intressenter har identifierats och personer med nyckelbefattningarinom sitt respektive område har intervjuats för att kunna sammanställa en behovsbild. Utifrån behoven har förmågor som systemet behöver möta kartlagts. I syfte att underlätta analysen av dockningssystemet har en definition samt en zonuppdelning av dockningsförfarandets olika faser utförts. En beskrivning av olika tekniker för undervattenskommunikation redovisas och diskuteras. En utvärdering och riskanalys av ett dockningssystem har utförts för att belysa de olika kommunikationsteknikernas för- och nackdelar under ett dockningsförfarande.Slutligen har två mekaniska system för slutfasen i en dockning jämförts mot varandra. / In this report, a Systems Engineering work is discussed, where an investigation has been carried out on the possibility of docking an autonomous underwater vessel with the new generation submarine A26. In the work, the focus has been on the early steps of the Systems Engineering discipline. A literature review of existing research and work in the field has been carried out in order to identify possible technical solutions accessible today. Stakeholders have been identified and people with key positions in each area have been interviewed to be able to compile the requirement of needs. Based on the needs, abilities that the system needs to meet have been mapped. In order to facilitate the analysis of the docking system, a definition as well as a zoning of the various stages of the docking process have been performed. A description of different technologies for underwater communication is shown and discussed. An evaluation and risk analysis of a docking system has been carried out to illustrate the pros and cons of the various communication technologies during a docking procedure. Finally, two mechanical systems for the final phase of a docking have been compared to each other.

The high strength/stiffness-to-weight ratio that composite materials exhibit has led to the utilization of composites as alternative to traditional materials in weight-critical applications. However, the highly anisotropic nature of composites renders the strength prediction under complex loading challenging. To efficiently predict the failure of composite structures especially in cases where out-of-plane stresses are dominant, the modeling of damage onset and propagation plays an essential role in accurate strength predictions.Firstly, in this Thesis work the analysis of a composite L-profile, which is loaded such that significant out-of-plane stresses are generated in the curved region, is conducted. However, the inherent heterogeneity at the micro/meso scale is not modeled for the stress analysis.Secondly, in this project the target was to accurately predict the initiation of failure at the ply level, modal based Puck’s matrix failure criteria have been implemented to the failure analysis. Maximum stress failure criteria were however retained to check the possible fiber-based failure which is not directly captured with in Puck’s failure criterion.Thirdly, Cohesive Zone Material Model has also been employed to model the growth of interlaminar damage (delamination). The delamination study is based on the Inter Fibre Fracture crack initiation and doesn’t include other causes like edge effects, voids, manufacturing defects etc.Finally, the attempt to validate the analysis results with the available test results was made. Further development of the existing model and several tests are required to be carried out for material characterization and complete validation of the developed damage model for composite structure.

This is the report of a master thesis in light weight design of a component in a system that harnesses wind power with a kite. The thesis is a degree project in Naval Architecture at KTH with the course code SD271X. The design work is mostly of a structural nature, but systems engineering, and conceptual design is also a major part of thestudy. The first part introduces the problem where the client, SkySails Power GmbH, is looking to design a new control pod for a system that carries 3 times the load as a previous design. The thesis is limited to the design of the load bearing chassis of the pod, but because at the time the other sub systems or components have not yetbeen designed, the study includes concept design of the entire pod system. The flight pattern and load cases of the kite are studied to get the right understanding of the forces that affect the system. The goal is to design achassis that is as affordable, light weight, and as strong as needed for the task.The requirements of the design problem are decided by the master student and the client together after a prestudy was made but they had minor changes further along the design process. It is a real life, organic iterative design process that has a goal from the start to use the opportunity of an outsider to reconsider the design of akey component of the client’s product.The result is a chassis design that is cheaper to produce and weighs less than if the old chassis would be linearly scaled up with the loads. This design has the same concept as the last but with a couple of modifications concerning some attachments to the rest of the system. The requirement of maintaining all previous functionsis achieved. A significant part of the thesis was to determine the boundaries between the areas of where FEM modelling is applicable and where hand calculations estimations are necessary. The results from this work will be used to build a prototype of the chassis, test it in a tensile testing machine, and finally integrate it into theentire system and flown. / I en värld som hotas av klimatförändringar på grund av utsläppen av fossila bränslen i atmosfären, men där människorna som befolkar den har ett stort behov av energi för sin livsstil finns det ett behov av alternativa källor och metoder till att utvinna den. Ett relativt nytt och hållbart sätt till detta är kite-baserad vindkraft. Mananvänder sig av en skärm eller drake, lite som en fallskärm fast i större storlek, som är kopplad med en vajer till en bas-station där vajern rullas upp på en trumma. Skärmen fungerar som en vinge och skapar ett lyft när den flyger i kors-vind och rullar ut vajern på trumman som fungerar samtidigt som en elektrisk generator. Alternativtlåter man skärmen ha ett konstant avstånd och har bas-stationen installerad på ett fartyg och använder lyftet från skärmen till att driva fram fartyget.Ett av företagen som arbetar med att få denna teknik lönsammare än konventionell vindkraft i vissa väder och geografiska lägen är SkySails som gav i uppdrag som examensarbete att utveckla en ny modell av chassit till styrenheten till sitt kite-system. Styrenhetens ligger mellan skärmen och vajern och har som huvudfunktion attstyra draken som görs med en mindre elektrisk motor och ett tandat bälte. Dessutom innehåller styrenheten mycket elektronik och sensorer vilket gör utvecklingen till ett komplext problem. Studentens två huvuduppgifter var göra en konceptuell utvecklingsstudie av hela styrenheten och att utveckla ett chassi, till ett stadie att dengår att tillverka från ritningar, för det mest framgångsrika konceptet. Chassit måste tåla hela skärmens laster och kosta och väga så lite som möjligt.Designprocessen var iterativ med ett systemingenjörsmässigt angreppssätt. Första delen av tiden ägnades åt att studera den befintliga styrenheten och lära sig om hela kite-teknologin. Sedan sattes tydligare och mätbara mål och specifikationer tillsammans med uppdragsgivaren. Därefter började den kreativa fasen och skissa fram bådekonventionella och okonventionella koncept för hela styrenheten. De tre mest lovande koncepten utvärderades mot de tidigare satta kriterierna så kvantifierbart som möjligt och det visade sig att det koncept som hade används var fortfarande det bästa. Sista fasen av arbetet var att sätta gränssnittet för chassit i detta koncept ochdesigna chassit så lätt som möjligt.Resultatet blev ett liknande chassi jämfört med vad det var innan men med en vikt som var lägre än om det förra chassit hade ökat sin vikt lika mycket som lastökningen. Kostnaden för chassitillverkningen gick ner i absoluta termen på grund av byte av material och tillverkningsmetod. Av detta kan man påstå att examensarbetet varframgångsrikt och nådde sina mål. Däremot måste en prototyp tillverkas testas i för att fastställa att modellerna som tog fram designen motsvarar verkligheten. Dessutom måste de andra komponenterna tillverkas i för att hela styrenheten kunna testas så som den är avsedd att användas. Chassit och styrenheten är bara ett steg på vägentill en hållbarare värld men metoderna som användes kan återanvändas.