مقالات صنايع دريايي

به جهت كاربرد فراوان ورق تقويت شده در صنايع كشتي سازي، بررسي كمانش اين دسته از ورقها از اهميت خاصي برخوردار مي باشند. از آنجايي كه وقوع كمانش محلي ورقه اي در مقايسه با كمانش محلي تقويت كننده ها و كمانش كلي، مطلوب تر مي باشد، لذا در اين تحقيق حداقل سختي لازم براي تقويت كننده ها جهت كنترل كمانش در فاز محلي ورقه اي بررسي شده است. بدين منظور مقايسه اي بين رابطه تحليلي موجود و روش اجزاي محدود انجام شده است. در نهايت تغييرات ضريب كمانشي بر حسب تغييرات در سختي تقويت كننده ها براي يك مورد خاص، مطالعه و مودهاي كمانشي مربوطه استخراج و تحليل شده است.

در تحليل ارتعاشات سازه هاي پيوسته، شناسايي و مدلسازي ميرايي از اهميت و پيچيدگي ويژهاي برخوردار است. اين پيچيدگي باعث شده است كه تحليل سازه ها يا بدون ميرايي انجام گيرد و يا ميرايي هاي ساده با تقريب از حالت واقعي انتخاب گردد. ارتعاش پيچشي پديده اي است كه در محورهاي دوراني ميتواند منجر به برش محور در اثر پيچش خارج از مركز شود، لذا اين موضوع بايد در هنگام طراحي محور در نظر گرفته شود. در شناورهاي دريايي ارتعاش در محور اتصال دهنده موتور به پروانه در اثر تحريكات ناموزون حاصل از اين دو قسمت حاصل ميشود، لذا بررسي ارتعاش پيچشي محور انتقال قدرت از اهميت ويژه اي برخوردار است. در اين مقاله ارتعاش پيچشي محور انتقال قدرت در اثر تحريكهاي مختلف موتور و پروانه به محور با در نظر گرفتن ميرايي بررسي و تحليل خواهد شد. براي اين منظور ابتدا تابع پاسخ فركانسي محور استخراج گرديده و سپس اثر تحريكات حاصل از موتور و پروانه بر مقدار زاويه پيچش اجزا بررسي و تنش برشي حاصل از پيچش محاسبه ميشود و در نهايت با تغيير مقدار قطر محور و ضرايب ميرايي، اثر آنها بر تنش برشي بررسي ميگردد.

در اين مقاله، ابتدا رفتارهاي هيدروديناميكي يك نوع شناور تندرو با نام SLICE با استفاده از آزمايش جمع آوري شده و سپس با استفاده از داده هاي موجود، يك شبكه عصبي چندلايه درنظر گرفته شده و آموزشهاي لازم به شبكه داده مي شود. پس از آموزش، رفتار شناور در يك شرايط ديگر و متفاوت، با استفاده از داده هاي لازم و شبكه عصبي آموزش ديده شده تعيين شده و با نتايج حاصل از آزمايش مقايسه ميشود. نتيجه اين است كه خروجي شبكه عصبي، پاسخي بمراتب بهتر نسبت به تعيين رفتار هيدروديناميكي بدست آمده از ميانيابي خواهد داد.

در اين مقاله پديده كاويتاسيون بصورت تجربي و شبيه سازي عددي روي پروانه كشتي در شرايط آب باز بررسي شد. در كار تجربي از دوعدد پروانه مدل استفاده شد. اول از پروانه چهار پره اي به نام مدل الف و دوم از پروانه سه پره اي به نام مدل ب استفاده شد. مدل الف در حالتهاي مختلف كاويتاسيون در تونل كاويتاسيون K23 آزمايش شد و نتايج آن بصورت منحني هاي مشخصات كاركردي و عكسهاي لازم تهيه گرديد. در مدل ب تنها از نتايج آزمايشهاي موجود استفاده گرديد. همچنين براي معتبرسازي اوليه نتايج شبيه سازي كاويتاسيون نيز از اين مدل استفاده شد. در شبيه سازي عددي، بكمك نرم افزار فلوئنت نسخه 6.1 پديده كاويتاسيون روي يك هيدروفويل دوبعدي و دو پروانه دريايي، مدل الف و ب، شبيه سازي شد. بررسي كاويتاسيون روي هيدروفويل، در دو حالت دايمي و غير دايمي صورت گرفت. نتايج حاصل با نتايج تجربي موجود مقايسه گرديد. پروانه مدل ب در حالت كاويتاسيون شبيه سازي و با استفاده از نتايج تجربي معتبرسازي گرديد. پروانه مدل الف در شرايط آزمايشگاهي شبيه سازي شد و نتايج آن با نتايج آزمايشگاهي بصورت كمي و كيفي مقايسه گرديد. همچنين از اين مدل براي بررسي شكست نيروي پيشرانش و گشتاور نيز استفاده گرديد.

هدف از اين مطالعه بررسي ميدان جريان اطراف بدنه زيردريايي و پروانه و اثر متقابل پروانه و بدنه مي باشد. كه مراحل مطالعه شامل شبيه سازي جريان 1) پروانه 5 پره ايي با زاويه ريك 0 درجه، 2) بدنه زيردريايي بدون ملحقات، 3) پروانه با سطوح كنترل در پشت زيردريايي، 4) اثر متقابل پروانه، بدنه با ملحقات و سطوح كنترل مي باشد. در اين پروژه شبيه سازي بدنه لخت در سرعت هاي مختلف انجام شده است و تحليل هيدروديناميكي پروانه براي حالتي كه پروانه در حالت آزاد و پشت بدنه نصب شده است صورت مي گيرد.

براي تعيين پرفرمانس شناور و نشان دادن دورنماي حركتي و ما نوري شناور و پاسخ در مقابل اركان كنترلي، يك نرم افزار نياز است كه بتوان مشخصه هاي حركتي و عملكرد شناور نسبت به تغيير در اركان كنترلي را نمايش داد.

در تحقيق حاضر، شبيه سازي عددي جريان همراه با كاويتاسيون حول هيدروفويل با استفاده از حل معادلات اويلر چند فازي صورت گرفته است. تعداد فازهاي در نظر گرفته شده دو فاز مايع و بخار بوده كه در تبادل جرم با يكديگر قرار دارند. معادلات حاكم شامل معادله بقاي جزء حجمي مخلوط، مومنتوم مخلوط و يك معادله مجزا براي بقاي جزء حجمي مايع مي باشد. ايده جريان همگن تعادلي در حل معادلات اويلر چند فازي مد نظر قرار گرفته و جهت افزايش كارآيي روش در حل جريان كاويتاسيوني، از استراتژي پيش شرطي استفاده شده است. براي نشان دادن صحت و دقت نرم افزار توسعه داده شده ابتدا نتايج حل جريان تراكم ناپذير دوبعدي بدون كاويتاسيون حول هيدروفويل NACA 0012 در زاواياي حمله مختلف ارايه شده و با نتايج قابل دسترس مقايسه و مورد ارزيابي قرار گرفته است. در ادامه، قابليت نرم افزار حاضر در تحليل انواع جريان كاويتاسيوني شامل كاويتاسيون ورقه اي و سوپركاويتاسيون حول هيدروفويل NACA 0012 در شرايط مختلف شامل اعداد كاويتاسيوني و زواياي حمله مختلف نشان داده شده و با نتايج حل بهروش تعقيب مرز مشترك مقايسه شده اند.

ديناميك كشتي در امواج تابع فاكتورهاي مختلفي از جمله سرعت كشتي، سايز كشتي، زاويه برخورد موج و ارتفاع موج است. اين عوامل باعث ايجاد پديده هايي چون خيسي عرشه، خروج پروانه از آب،شتابهاي بالا و اسلمينگ مي شود كه هر كدام نتايج منفي را براي سازه و خدمه و مسافر و بار در پي خواهد داشت. بنابراين رفتار كشتي در امواج دريا و پيش بيني اين حركات در شرايط مختلف از اهميت بالايي برخوردار است. در مرحله طراح كشتي فاكتورهايي در نظر گرفته مي شود كه البته جوابگوي شرايط آرام درياست. كنترل اصلي حركات كشتي به عهده كاپيتان كشتي با در اختيار داشتن سرعت و زاويه هدينگ كشتي مي باشد. در اين مقاله سعي شده تا در مرحله طراحي با تغيير در خطوط بدنه در قسمت بالاي خط آب رفتار دينام يكي شناور بهبود يابد. اين بررسي توسط نرم افزار statek انجام شده و درصد تغييرات دامنه حركات در امواج منظم و نامنظم براي شناورهاي سري 60 استخراج شده است.

در اين مقاله روش محاسباتي مشخصه هاي هيدروديناميكي سيلندر دايره اي دو بعدي متحرك و مغروق در زير سطح آزاد آب ارايه گرديده است. اين روش براي هر فاصله اي ما بين جسم و سطح آزاد در اعداد فرود مختلف كاربرد دارد. بر اساس تئوري گرين و انتخاب پتانسيل مناسب در محدوده داخلي جسم مغروق، معادلات از نوع پتانسيل كل و با وجود شرايط مرزي دريشله به جاي شرايط مرزي نيومن در سيستم مختصات مختلط محاسبه شده است. فشار روي سطح آزاد ثابت و شرايط مرزي روي سطح آزاد به صورت خطي در نظر گرفته شده است و از روش تصوير كردن براي ارضا نمودن آن استفاده شده است. تعيين پتانسيل كل روي بدنه جسم بر اساس قرارگيري دوبله دوبعدي با قدرت ثابت در طول هر المان انجام پذيرفته است. مقايسه نتايج بدست آمده براي سيلندر دايره اي با نتايج تحليلي و عددي، بيانگر دقت بالاي روش ارايه شده است.

هم محورسازي شفتهاي رانشي در شناورهاي تجاري پي شرفته به ميزان بسيار زيادي به اغتشاشات كوچك در ارتفاع قرارگيري ياتاقانها حساس است. اين حساسيت، محاسبات دقيقي را مي طلبد. هم چنين پروسه نصب نيز بايد با دقت و با توجه به آناليز انجام شود. بنابراين محاسبات هم محورسازي بايد اطلاعات ضروري، دقيق و كاربردي براي انجام هر مرحله از پروسه هم محورسازي را فراهم كند. پروسه هم محورسازي شامل مراحل تعيين خط مرجع، نصب شفتها، اعمال افت و شكاف و در نهايت مرحله تاييد و بازبيني مي باشد. تمامي اين مراحل بايد با دقت بسيار زياد صورت گيرد. در اين مقاله به معرفي مراحل مختلف هم محورسازي و انجام آناليزهاي مربوط به آن پرداخته شده است.

در اين مقاله مدل رياضي حاكم بر رفتار ديناميكي حركات كشتي ها بدست آورده شده و هريك از مولفه هاي نيرو و گشتاور موثر بر حركت ديناميكي شناورها تجزيه وتحليل شده اند. در اين تحليل ها كشتي به عنوان جسم صلب در نظر گرفته شده و معادلات شش درجه آزادي حاكم بر آن معرفي شده اند. اين معادلات بالانس اثرات نيروهاي مختلف محيطي و اثرات نيروها و گشتاورهاي ايجاد شده توسط سيستم هاي هدايت شناور را با شتاب ها و سرعت هاي مختلف بدنه كشتي برقرار مي كند. به منظور تحليل دقيق تر هريك از اثرات محيطي، به صورت خاص مدل رياضي اثر نيروي باد و نحوه تاثير آن بر حركات كشتي بيان شده است. توجه شود كه هدف از اين مقاله حل رياضي چنين معادلاتي نبوده است بلكه تاكيد بر شناسايي و چگونگي بدست آوردن مدل رياضي حاكم بوده است بطوريكه پس از حل آنها بتوان مقدار مولفه هاي ديناميكي شناورها را محاسبه نمود.

موج يكي از مهمترين و ناشناخته ترين پديده هاي طبيعي در سطح درياها و اقيانوسهاست كه قادر است نيروهاي عظيمي به كشتيها و سازه هاي دريايي وارد نمايد. اين امواج معمولا تحت اثر تنش برشي باد در فواصل دور از ساحل تشكيل و قادرند صدها كيلومتر مسافت تا رسيدن به ساحل طي نمايند. در چند دهه اخير با توسعه روشهاي عددي و سيستمهاي كامپيوتري پيشرفتهاي قابل توجهي در مدلسازي رياضي و عددي اين امواج حاصل گرديده است. اما به دليل هزينه هاي هنگفت ساخت سازه هاي دريايي و كشتيها مدل تست در آزمايشگاه قبل از ساخت و اجراي اين سازه ها اجتناب ناپذير است. در اين تحقيق به تشريح اصول طراحي يك سيستم توليد امواج نامنظم پرداخته شده است. در گام اول براي شبيه سازي سري نامنظم امواج از روش دامنه طيفي معين استفاده گرديده است. طيف ورودي هر طيف استاندارد مانند طيف پيرسون - موسكويچ مي تواند باشد. معمولا به علت اندركنش غير خطي صفحه موجساز و آب طيف ورودي و طيف خروجي با هم مطابقت ندارند. لذا براي اعمال تصحيح بر طيف ورودي تا رسيدن به ميزان خطاي مطلوب از اصول و مباني پردازش سيگنالها استفاده شده كه منجر به يك استراتژي كنترل بهينه گرديده است. ميزان خطاي مطلوب رسيدن به ضريب همبستگي 0.85 در نظر گرفته شد. اين سيستم پس از طرح ساخته شده و در فلوم آزمايشگاه دريايي دانشگاه صنعتي شريف نصب و تست گرديد. مقياس مدل 1.100 در نظر گرفته شد. نمونه گيري از امواج، براي اولين بار توسط روش پردازش تصاوير صورت گرفت. نتايج نشان داد كه اين روش در مقايسه با روشهاي متداول از پاسخ فركانسي بالايي برخوردار است.

مطالعه تغيير شكل سواحل و مقدار آبشستگي در اثر هجوم امواج و جريانهاي ساحلي از مهمترين موارد قابل بحث و كاربردي علم مهندسي سواحل در سالهاي اخير بوده است. برخورد امواج با بدنه ديوارهاي احداث شده در سواحل، تغيير شرايط هيدروديناميكي حاكم در ناحيه مجاور ديوار را به همراه داشته و موجب جابجايي دانه هاي رسوب در پاي سازه و ايجاد آبشستگي مي گردد، مقادير عمق آبشستگي در نقاط مختلف ساحل تابع مشخصات امواج ( ارتفاع، پريود و جهت موج) در حالت طوفاني درياي بوده و محدوده تغييرات وسيعي را شامل مي شود، مساله پايداري اينگونه سازه ها در مقابل واژگوني و نيز عمق استقرار پي در چنين سازه هايي دقيقا در ارتباط نزديك با مقدار آبشستگي در مجاورت آنها مي باشد. تركيب امواج برخورد كننده و منعكس شده از سازه هاي ساحلي كه باعث تشكيل امواج ايستا مي گردد و جريانهاي ناشي از آن كه دقيقا تابعي از ضريب انعكاس سازه مي باشد مي تواند تاثير عمده اي در ميزان آبشستگي در مجاورت چنين سازه هايي داشته باشد. در طراحي ديوارهاي ساحلي بخصوص هنگاميكه بعنوان ديوار اسكله يا بندر بكار مي روند، سعي مي شود تا با انتخاب شكل مناسب براي ديوار، ميزان آبشستگي پاي ديوار و انعكاس امواج را به حداقل برسانند. يكي از اشكال مناسب، استفاده از بلوكهاي بتني توخالي (صندوقه اي) مي باشد كه راندمان اينگونه ديوارها براي جذب انرژي به پارامترهاي سازه اي زا قبيل ابعاد حفره ها و نحوه چيدمان بلوك ها و نيز پارامترهاي هيدروليكي از قبيل ارتفاع و پريود موج بستگي دارد. به منظور بررسي پارامترهاي ذكر شده در بالا مدلهايي از ديوار ساحلي، با شكلهاي مختلف شامل ديوار صاف و ديوار با چيدمانهاي شطرنجي و كاملا متخلخل تحت شرايط مختلف هيدروديناميكي در آزمايشگاه مورد آزمايش قرار گرفته اند و نتايج كه حاكي از كاهش انرژي و ميزان آبشستگي در پاي ديوار و كاهش ضرايب انعكاس در اثر افزايش تخلخل هستند ارايه گرديده اند

ايران يكي از كشورهاي بزرگ نفت خيز جهان است. دستيابي نسبتا آسان به اين ثروت طبيعي و بزرگي حجم مخازن ذخيره باعث گرديده كه از يك سو وابستگي شديد اقتصاد كشور به اين ماده بوجود ايد و از سوي ديگر مصرف سرانه انرژي در كشور ما نسبت به كشورهاي پيشرفته دنيا چند برابر باشد. استفاده غير متعارف از سوختهاي فسيلي همنين باعث افزايش گازهاي گلخانه اي و آلودگي شديد شهرها گرديده است. درياها و اقيانوسها از منابع پاك، ارزان و بازگشت پذير انرژي غير فسيلي هستند منابع عظيمي از انرژي گرمايي شيميايي و مكانيكي در جريانهاي آب گرم، جزر و مد و امواج درياها نهفته است كه تنها دو هزارم از اين انرژي مي تواند همه نيازهاي بش رار بر روي كره زمين تامين نمايد. تا نيم قرن پيش مساله استفاده از انرژي درياها و اقيانوسها در دنيا در حد ايد ه ها و مطالعات پراكنده مطرح بود. اما از اواخر دهه 90 سرمايه گذاريهاي جدي جهت بهره برداري از اين انرژي در اروپا و آمريكا صورت گرفته است و به پيشرفتهاي قابل توجهي نيز نايل گشته اند. كشور ما با توجه به مرزهاي گسترده آبي در شمال و جنوب دسترسي مناسبي به منابع بازگشت پذير اندرژي درياها دارد. اما عليرغم اين پتانسيل بررسيهاي كارشناسي و تحقيقاتي در اين زمينه هنوز صورت نگرفته است. در اين تحقيق ضمن معرفي انواع روشهاي جذب انرژي از امواج دريا كاربرد روشهاي بهينه با توجه به شرايط درياهاي ايران مورد بررسي و بحث قرار گرفته است.

در اين مقاله با كمك روش المان مرزي و با استفاده از شرايط مرزي كاتا، ثابت بودن سيركولاسيون از تئوري كلوين و شرط مرزي جنبشي به تحليل اثرات پارامتر هاي هندسي روي ضرايب هيدروديناميكي و جريان اطراف هيدروفويل مي پردازيم. در اين مقاله هيدروفويل با شكل، ضريب منظري و زاويه سوئيپ مختلف مقايسه مي شود و با رسم توزيع فشار و محاسبه نيرو هاي ليقت و درگ اثرات اين كميت هاي هندسي را روي ضرايب هيدروديناميكي و جريان اطراف هيدروفويل را بررسي مي شود.