مقالات صنايع دريايي

با توجه به نياز روزافزون سواحل ايران به شناورهاي خدماتي مانند آمبولانس دريايي تصميم بر آن گرفته شد كه شناوري با اين قابليت طراحي شود. اين شناور از نوع كاتاماران بوده و براي انتقال بيماران سوانح دريايي و نيز بيماران با سابقه قبلي از جزاير استان هرمزگان به مركز استان به كار مي رود و قابليت حمل دو بيمار، دو خدمه و هشت همراه را دارد. در اين مقاله سعي شده است ابعاد اصلي شناور، فرم بدنه شتاور، محاسبات هيدرواستاتيك متعادل، جانمايي عمومي و محاسبات هيدروديناميك سازه شناور و تجهيزات داخلي آمبولانس و استانداردهاي لازم براي حمل بيمار در آمبولانس درماني ارايه شود.

در اين مقاله با استفاده از ديناميك سيالات محاسباتي، برهم كنش جسم صلب و سيال با دو آزمايش بررسي گرديده است. در آزمايش اول نحوه تغيير شكل سطح آزاد سيال در خروج استوانه دو بعدي از آب با سرعت ثابت مورد بررسي قرار گرفته و مشاهده شد كه تطابق خوبي با آزمايشهاي تجربي دارد. در آزمايش دوم، با حل توام معادلات سيال در دو فاز و معادلات جسم صلب و استفاده از روش مش متحرك، پديده برخورد آزاد گوه دو بعدي شبيه سازي گرديده است. نتايج عددي كه از تطابق خوبي با نتايج تجربي برخوردارند نشان دادند كه شبيه سازي برخورد بصورت آزاد و مقيد (سرعت ثابت) تاثير زيادي بر نيروي بيشينه وارد بر گوه دارد. تحليل صحيح اين پديده كه در شناورها اسلمينگ ناميده مي شود، مي تواند نقش مهمي در طراحي سازه شناور داشته باشد.

بررسي Drift وارد بر كشتي ها و سكوهاي شناور عامل مهمي در طراحي و بهره برداري از آنها محسوب مي شود. روش هاي مختلف عددي و تجربي براي بررسي اين نيرو مورد استفاده قرار گرفته اند. در اين مقاله رفتار نيروي Drift حاصل از امواج بر شناور بدون مهاربندي با بهره گيري از روش تجربي پردازش تصاوير مورد بررسي قرار مي گيرد. بدين منظور، با استفاده از روش پردازش تصوير، به عنوان ابزاري مطمئن، دقيق و داراي قابليت انعطاف جهت ثبت وقايع آزمايشگاهي، نتايج بدست آمده از اين بررسي، با روابط تحليلي موجود مقايسه و تقريبي از ضريب تصحيح و نيروي ميرايي استخراج شده است. براي استفاده از ابزار مذكور در بررسي نيروي Drift الگوريتم مناسب ابداع، و نرم افزار لازم توسعه يافته است. به منظور استخراج نتايج تحليلي، رابطه موجود در محيط Simulink نرم افزار MATLAB شبيه سازي گرديده است.

در اين مقاله به معرفي نرم افزار Shipdyna پرداخته خواهد شد. اين نرم افزار، براي محاسبه ديناميك شناور در موج تهيه گرديده است. براي محاسبه حركات مركز ثقل شناور در Shipdyna، از برنامه Statek. استفاده شده است. اين برنامه براي انجام محاسبات از روش تئوري نواري كمك مي گيرد معادلات حركت شناور كه در اين نرم افزار استفاده گرديده است از نوع خطي مي باشد. در اين مقاله نمونه اي از شناور نظامي (Frigate) مورد بررسي قرار گرفته است. اين بررسي نشان مي دهد كه در زواياي برخورد نزديك به حالت موج از جلو (Head sea) شناور و سلاح ها معيارهاي ديناميكي را بهتر ارضا مي نمايند.

در اين مقاله با بررسي بكارگيري مواد كامپوزيتي و آلومينيمي در ساخت شناورها، مزايا و معايب هر يك از آنها به صورت جداگانه مورد بررسي قرار گرفته است. همچنين براي آشنايي و آگاهي بيشتر خواننده با كاربرد عملي اين مواد در ساخت شناورها و تاثيرات آنها بر طراحي، به بررسي سازهاي شناوري دلخواه پرداخته ايم. همچنين در اين مطالعه، رفتار كامپوزيتها در برابر پديده خستگي مورد توجه قرار گرفته است. در نهايت نيز با مقايسه خواص آلياژهاي آلومينيمي و مواد كامپوزيتي و بررسي رفتار آنها در شرايط مختلف سعي شده است تا نحوه كاربرد اين مواد مشخص گردد. لازم به ذكر است كه با وجود اينكه امروزه استفاده از اين مواد در دنيا به طور گسترده اي رو به افزايش است، اما در ايران به جز مواردي محدود هنوز استفاده از اين مواد جايگاه خود را در صنايع كشتي سازي پيدا نكرده است.

در اين مقاله به بررسي توانايي هاي مختلف سكوهاي حفاري Jack Up پرداخته شده است. اين سكوها با توجه به ويژگي هاي ساختاري خود پركاربردترين نوع سكو حفاري در ايران به شمار مي آيند و در اين مقاله و يژگي هاي مختلف سازه اي و عملياتي اين نوع سكوها مورد بررسي قرار گرفته است. تست غلتش نيز به عنوان يكي از تست هاي مهم سكوهاي Jack Up به تفضيل توضيح داده شده است. در پايان نيز به وضعيت سكوهاي موجود در ايران و تحولات آتي اشاره شده است.

بهره برداري رو به رشد منابع متنوع دريايي به تجهيزات و تاسيسات پيشرفته متناسب با شرايط عملياتي نيازمند مي باشد. از جمله، نيازمندي هاي صنايع نفت و گاز نيز توليد يك سري از تجهيزات پيشرفته را موجب گشته است. تثبيت ديناميكي موقعيت به عنوان يكي از مدرن ترين فن آوري هاي كنترل و ناوبري در زمينه كاربردهاي دريايي به خصوص توسعه تاسيسات نفت و گاز فراساحل نقش تاثير گذاري ايفا مي نمايد. هم اكنون شناورهاي مجهز به فن آوري تثبيت ديناميكي موقعيت امكان بهره برداري از ميادين نفت و گاز در مناطق عميق و بسيار دور از ساحل را ايجاد كرده اند به گونه اي كه سكوهاي حفاري و شناورهاي لوله گذار مجهز به اين فن آوري امكانات مورد نياز براي استخراج و انتقال مواد خام از اين ميادين را به خوبي فراهم آورده اند. تثبيت ديناميكي موقعيت در شناورهاي سطحي و زير سطحي استفاده مي شود. با افزايش هوشمندي و پيچيدگي سامانه هاي تثبيت موقعيت، قابليت اطمينان اين سامانه ها نيز افزايش يافته است. در اين مقاله فن آوري تثبيت ديناميكي موقعيت شناورهاي سطحي تشريح مي شود. بعلاوه كاربردهاي مختلف، مزايا و معايب و انواع رده بندهاي اين فن آوري بيان مي شود.

در اين مقاله، مقاومت هيدروديناميكي شناور تريماران با فرم بدنه ويگلي مورد بررسي قرار گرفته است و تاثير موقعيت طولي بدنه هاي جانبي نسبت به بدنه اصلي براي چهار موقعيت طولي و در محدوده عدد فرود 0.589-0.810 در ميزان مقاومت فشاري و و يسكوز مورد بررسي قرار گرفته است. براي مدلسازي عددي، جريان بصورت سه بعدي گذراي دوفازي لزج شبيه سازي شده است و در مقايسه با نتايج موجود، دقت مدلسازي صورت گرفته ارزيابي شده است. نتايج حاصل از مدلسازي عددي بيانگر تاثير به سزاي موقعيت طولي بدنه هاي جانبي بر مقاومت هيدروديناميكي شناور ترايماران مي باشد.

خستگي به عنوان يك پديده مكانيكي مخرب علاوه بر سازه هاي زميني، در سازه هاي دريايي كه تحت تنشهاي متغير هستند مطرح مي باشد. در محيطهاي خورنده دريايي، تاثيرخستگي بيشتر شده و عمر قطعه به مقدار قابل توجهي كاهش مي يابد. اگر يك غوص زيردريايي از سطح آب تا عمق نهايي و بازگشت به سطح را يك سيكل تغيير فشار درنظر بگيريم دفعات تكرار اين سيكل در واحد زمان نسبتا كم است. در نواحي تمركز تنش در بدنه زيردريايي مانند نواحي اتصال بخشهاي مختلف به يكديگر و يا سوراخهاي پنجره ها، تنشهاي ناشي از فشار متغير چند برابر گشته و شكست ناشي از خستگي پايه گذاري مي گردد. دراين تحقيق با ساخت مدل المان محدود زيردريايي و اعمال فشار خارجي براي اعماق حداكثر و حداقل، ميزان و محل تنشهاي متمركز را محاسبه مي نماييم. بر اساس تنشهاي نقاط خطرناك در تئوري زوال خستگي بيضي ASME، حداقل استحكام خستگي لازم فولاد و در نتيجه حداكثر عمر سازه برحسب تعداد غوص روي محاسبه مي گردد. همچنين پارامترهاي موثر بر عمر خستگي بدنه از جمله خورندگي لحاظ مي گردند.

شناورهاي ترايماران، نوع جديدي از فرم هاي بدنه هستند. اين نوع شناورها به منظور دستيابي به سرعت هاي بالا در سال هاي اخير مورد توجه قرار گرفته اند. در اين مقاله نتايج حاصله از تست يك مدل ترايماران ارايه شده است. در اين مطالعه مدل فوق در حوضچه كشش آزمايشگاه مهندسي دريا، دانشگاه صنعتي شريف مورد تست قرار گرفته است تا اثرات پارامترهاي مختلفي از جمله فاصله طولي و عرضي بدنه هاي جانبي نسبت به بدنه اصلي، تاثيرات ميزان آبخور و تريم شناور بر مقاومت هيدروديناميكي مورد بررسي قرار گيرد. نهايتا نتايج بدست آمده در حالت هاي مختلف مقايسه شده و جمع بندي هايي براي بهينه سازي و طراحي مناسب شناورهاي فوق تدوين گرديده است.

ايمني سكوها از موارد بسيار مهم و حياتي مي باشد و هر ساله بازرسي هاي فراواني به اين منظور انجام و نياز شديدي به وجود روشي جهت كمتر و هدفمند كردن اين بازرسي ها احساس ميگردد. يكي از اين روش هاي تعيين عيوب سازه اي در سكوهاي دريايي، مونيتورينگ مشخصات ارتعاشي سكو است. در اين مقاله ابتدا مدلي از يك سكوي جكت تهيه شده و معرفي ميشود، سپس حالات مختلفي از خرابي توسط كاهش سختي طبقات به آن اعمال شده و نوع تغييرات فركانس طبيعي و شكل مد و توابع پاسخ فركانسي بررسي مي گردد. پس از بررسي ها مشخص شد كه اين روش براي عيوب جزيي كاربر د نداشته و عيوب بزرگ با آن نشان داده مي شوند. خرابيهاي پايه روي فركانس طبيعي و توابع پاسخ فركانسي اثر بيشتري داشته و منحني تغييرات شكل مد نيز مشخصه اي است كه بنا به محل خرابي و شدت آن تغيير ميكند.

استحكام كمانشي شاهتير، نقش مهمي را در استحكام كمانشي كل سازه كشتي ايفا مي كند. روابط تئوري موجود در اين زمينه نظير روابط كمانش ورق تيموشنكو و آيين نامه نتايج چندان دقيقي را در پي ندارد، چراكه شرايط واقعي تكيه گاهي در سازه، با آنچه كه منابع فوق در نظر مي گيرند، متفاوت است. اين مقاله با بررسي شرايط تكيه گاهي مختلف، روشي جديد را براي محاسبه ضرايب كمانش در بال شاهتيرهاي طولي در معرض تنش فشاري تك محوري يكنواخت، ارايه مي دهد. براي اين منظور بال يك شاهتير با نسبتهاي ابعادي مختلف به صورت يك صفحه مسطح در نرم افزار ANSYS شبيه سازي شده ا ست. در مرحله بعد مدل كامل شاهتير و ورق متصل به آن در نرم افزار مورد بررسي قرار گرفته است. سپس نتايج حاصله با نتايج به دست آمده از روابط تيموشنكو و آيين نامه GL 2004 مقايسه شده است. در نهايت روابط ساده اي ارايه شده اند كه نتايج دقيقتري را نسبت به روابط موجود به دست مي دهند. همچنين استفاده از آنها مي تواند كمك شاياني را براي دست يابي سريع به نتايج حاصل از تحليل عددي به دست دهد.

روند روبه رشد مصرف نفت و گاز در مقايسه با كشف منابع آن جهان را با بحران كمبود انرژي مواجه كرده است. لذا توجه به منابع نفت و گاز دريايي معطوف شده است. ساخت و سازهاي مختلف جهت استخراج نفت و گاز از بستر دريا در چند دهي اخير به سرعت رشد نموده و اين در حاليست كه تحقيقات نشان مي دهد ذخاير آبهاي كم عمق روبه اتمام بوده و لذا تلاش گسترده اي براي بهره برداري از منابع آبهاي عميق در حال انجام است. با توجه به اهميت مساله و لزوم انتقال نفت و گاز از سكوهاي دريايي به خشكي، هم اكنون تحقيقات بسياري در رابطه با بررسي انواع روش هاي لوله گذاري در دريا به منظور استخراج اين منابع انجام شده است. يكي از پركاربردترين اين روش ها كه در آبهاي عميق و سطحي قابل استفاده است روش S-lay است. آنچه در اين تحقيق بيشتر به آن پرداخته شده طراحي و تحليل يك مدل المان محدود براي بررسي رفتار سيستم لوله گذاري به روش S-lay است، اين مدل از پيش بيني رفتار خط لوله و پيش بيني احتمال وقوع صدمات به لوله يا تغيير شكل هاي پلاستيك است.

به منظور ايجاد محيطي امن و كم تلاطم در كنار ساحل جهت بارگيري و باراندازي كشتيها، موج شكنها مدتها بصورت ثابت سنگي متصل به كف دريا از نوع قائم يا شيبدار طراحي و اجرا گرديده اند. اما بدليل هزينه هاي زياد و زمان اجراي طولاني اين موج شكنها، تمايل به استفاده از موج شكنهاي نوع ديگر بخصوص نوع شناور در سراسر آبهاي جهان در حال گسترش مي باشد. اين نوع موجشكن خصوصا زمانيكه امواج منطقه خيلي مرتفع و طوفاني نباشند مي تواند در پروژه هاي نظامي، تفريحي، اكتشافي و ديگر پروژه ها مورد استفاده قرار گيرد. موج شكن هاي تاير لاستيكي يكي از انواع موج شكن هاي شناور مي باشند كه شامل يك يا چند رديف تاير لاستيكي متصل به هم بوده و به وسيله مهارهايي به بستر دريا نصب گرديده اند. در اين تحقيق ضمن معرفي اين نوع خاص از موج شكن ها، تاريخچه، انواع آن و جزئيات اجرايي آنها مورد بررسي قرار گرفته است. در ادامه نيز با توجه به شرايط طبيعي آبهاي ايران و جهت امواج غالب در مناطق مختلف، كاربرد اين نوع موج شكن در درياي شمال و جنوب كشور و مزاياي آن از نقطه نظر اقتصادي و بازيافت تايرهاي فرسوده و مسايل مربوط به جانمايي آن مورد بحث و بررسي قرار گرفته است.

در اين مقاله شبيه سازي عددي جريان كاويتاسيون دوبعدي اطراف يك مكعب مستطيل متحرك در حالت دوبعدي و گذرا مورد بررسي قرار گرفته است. الگوريتم عددي شبيه سازي كاويتاسيون و ارتباط آن با ساير معادلات حاكم بر جريان سيال مطرح گرديده و مورد بررسي قرار گرفته است. براي بررسي عددي كاويتاسيون از مدل عددي مدل تعادلي همگن استفاده شده است.
بررسي نتايج عددي بدست آمده، بيانگر صحت و دقت هر يك از بخش هاي الگوريتم ارايه شده و همچنين تركيب آنها مي باشد. بدين ترتيب مي توان از نرم افزار تهيه شده در بررسي نحوه تغيير فاز و شكل گيري كاويتاسيون در جريانهاي كاويتاسيون استفاده نمود. نتايج بدست آمده براي توزيع سرعت و فشار اطراف جسم در اين حالت، با توجه به در نظر گرفتن شكل گيري كاويتاسيون و تاثيرات متقابل آن بر خصوصيات جريان (سرعت و فشار)، داراي دقت بيشتري مي باشد.