فهرست مطالب

علوم و فناوری دریا - سال بیستم شماره 79 (پاییز 1395)

فصلنامه علوم و فناوری دریا
سال بیستم شماره 79 (پاییز 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/10/12
  • تعداد عناوین: 9
|
  • سید محمدرضا موسوی میرکلایی*، عبدالجبار کمالی صفحات 1-10
    GPS دقیق ترین روش را برای ناوبری، اندازه گیری سرعت و تعیین مکان برای دریانوردان فراهم می کند. برای اندازه گیری دقیق فاز حامل سیگنال ها از حلقه قفل فاز (PLL) استفاده می شود. حلقه کاستاس یکی از انواع PLL است که به دلیل بار محاسباتی کم و ساختار و معماری ساده، آن یکی از پر استفاده ترین PLLها در گیرنده GPS شده است. نویز فاز و دینامیک بالا بر روی طراحی PLL تاثیر می گذارد. برای ردیابی سیگنال های دینامیک بالا، نیازمند پهنای باند نویز بالا هستیم. با این وجود، پهنای باند نویز بالا باعث می شود که نویز بیشتری از حلقه فیلتر عبور کند. برای کاهش نویز حرارتی باید فیلتری با پهنای باند نویز باریک طراحی شود. از طرفی پهنای باند نویز کم در شرایط دینامیک بالا عملکرد حلقه ردیابی را کاهش می دهد و منجر به از دست رفتن حلقه می شود. برای حل این مشکل از یک کنترلر فازی (FLC) برای تنظیم پهنای باند نویز به طور وفقی استفاده شده است. این FLC یک سیستم دو ورودی-تک خروجی است که توابع عضویت آن با استفاده از الگوریتم ژنتیک (GA) بهینه شده است. نتایج مقایسه این روش با روش های سنتی نشان می دهد که روش جدید در ردیابی سیگنال دینامیکی عملکرد بهتری داشته است. عملکرد الگوریتم پیشنهادی توسط چندین شبیه سازی تایید شد.
    کلیدواژگان: حلقه قفل فاز، حلقه کاستاس، GPS، دینامیک بالا، کنترلر فازی، ژنتیکی
  • فاطمه دارابی تبار*، سیدعلی اکبر هدایتی صفحات 11-16
    نانو فناوری به دلیل قابلیت بالای خود در شناخت و کنترل محدوده وسیعی از منابع آلوده کننده، تاثیر قابل ملاحظه ای در ایجاد و رفع مسائل زیست محیطی دارد. هدف از این مطالعه کاربرد نانوکاتالیست ها و نانوجاذب ها در در صنایع دریایی و نظامی و جذب آلودگی هیدروکربن های نفتی حاصل از کشتی های باری (cargo) است. از موثرترین کاتالیست های مورد استفاده می توان به نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم (TiO2) اشاره کرد که ترکیبی است با شکاف انرژی بالا که در نور با طول موج تقریبی 380 نانومتر خاصیت فتوکاتالیستی از خود نشان می دهد. نانو ذرات تیتانیوم روی زیر لایه های مناسبی پوشش داده شده و در حوضچه هایی تحت تابش نور فرابنفش قرار می گیرند. انرژی باند ممنوعه این نیم رسانا در حدود 3 الکترون ولت است. آزمایش ها نشان داده است که پساب آلوده به مواد آلی نفتی بعد از 7 روز کاملا تجزیه می شود. برای بهبود کارایی نانو ذرات تیتانیوم از Fe و Er نیز استفاده شده است. بکارگیری نانو کامپوزیت ها و نانو کاتالیست ها و بررسی کارایی آن ها در شرایط مختلف می تواند کمک بسیاری در حل مسائل زیست محیطی به هنگام وقوع حوادث نفتی داشته باشد.
    کلیدواژگان: نانوفناوری، نانودی اکسید تیتانیوم، مواد آلی نفتی، سیستم های دریایی
  • سیاوش فیلم، روزبه پناهی*، علی مرادی، سعید خرم صفحات 17-27
    صنعت حمل و نقل دریایی، پایه اصلی تجارت جهانی بوده و بیش از 90 درصد حمل و نقل کالا از طریق دریا صورت می گیرد. بر این اساس، ایمنی در دریا بسیار مورد توجه بوده و کنوانسیون‏های اخیر انتشار یافته از سوی سازمان جهانی دریانوردی به خوبی بیان‏گر این موضوع است. از طرف دیگر، مدیریت ایمنی در هر مجموعه‏ای شامل مدیریت و کنترل ریسک ها بوده و پیش نیاز این مفهوم، محاسبه ریسک است. در حمل و نقل دریایی، برخورد شناورها از جمله مخرب ترین و پرتکرارترین سوانح دریایی است. بر همین اساس، تحلیل ریسک برخورد شناورها از اهمیت ویژه‏ای برخوردار است. در این مقاله و با هدف آشنایی با محاسبه ریسک برخورد شناورها، این مفهوم در نگاه کمی - که شامل حاصل‏ضرب فرکانس وقوع و پیامد وقوع است - تشریح گردیده است. در ادامه و با تمرکز بر فرکانس برخورد - با تمرکز بر نگه پیش‏گیرانه در مدیریت ریسک - که خود شامل نقاط مستعد برخورد و علل برخورد است، چهار رویکرد آماری، تحلیلی، شبکه‏ای و شبیه‏سازی در محاسبه تعداد نقاط و محدوده های مستعد برخورد، به طور کامل بررسی و مقایسه شده است. مطالعات به خوبی نشان می‏دهد که امکان توسعه نرم‏افزار کاربردی در این حوزه، مهیا است. گسترش حمل و نقل دریایی در مناطق خلیج فارس و دریای عمان و توسعه فعالیت‏های بندری در کشور نیز، بر اهمیت این موضوع می‏افزاید
    کلیدواژگان: ریسک حمل و نقل دریایی، برخورد شناورها، شبیه سازی ترافیک
  • محمود سالاری*، محمد علی پناهنده صفحات 28-34
    هر چند که در فرایند طراحی کشتی ها بیشترین توجه به محاسبه نیروهای مقاومت در آب می شود لیکن برای شناورهای سرشی که حین حرکت کمترین میزان آبخور دینامیکی را دارند عمده ارتفاع بدنه در معرض جریان هوا قرار می گیرد و خصوصا اگر سرعت های این نوع شناورها بالاتر از حدود 40 نات باشد، سهم نیروها و بارهای آیرودینامیکی وارد بر بدنه قابل توجه بوده و قابل صرفنظر نمی باشند. بنابراین طراحی فرم بدنه رو سازه (سوپر استراکچر) ازنظر آیرودینامیکی برای شناورهای تندرو مهم خواهد بود. در این مقاله با استفاده از روش دینامیک سیالات عددی، میدان جریان آیرودینامیک حول یک شناور تندرو برای دامنه سرعت 40 تا 100 نات حل عددی شده است. معادلات حاکم بر جریان سیال به همراه مدل توربولاسی و گذار SST Transition حل عددی شده است. نیروی لیفت آیرودینامیکی، درگ، خطوط جریان، نواحی جدایش و گردابه های ایجادشده در اطراف شناور و توزیع فشار از خروجی های این تحلیل بوده و در نهایت توان اتلافی توسط نیروی درگ آیرودینامیکی مشخص شده است.
    کلیدواژگان: شناور تندرو، تحلیل عددی، آیرودینامیک بدنه
  • بررسی پراکنش آرسنیک در رسوبات جنوب شرقی دریای خزر
    حسین باقری* صفحات 35-42
    مطالعه ژئوشیمیایی رسوبات حوضه های آبی مثل رودخانه ها ، مصب و بستر دریا ، می تواند یک گام موثر برای پیدا کردن منشا و ارزیابی مدل توزیع آلاینده های زیست محیطی در منطقه باشد. رسوبات محل نها یی تجمع فلزات سنگین در محیط آبی هستند، اما تحت شر ایطی میتوانند خود به عنوان منبع آلودگی در آب عمل کنند ورود فلزات سنگین ازجمله آرسنیک به منابع آبی از طرق مختلف، باعث ایجاد مخاطراتی از قبیل مسمویت، سرطان زایی و... در بدن موجودات زنده می شود .برای مطالعه میزان آرسنیک در بخش شرقی دریای خزر 30 ایستگاه انتخاب گردید. پس از دانه بندی ومحاسبه ماده آلی در دو فصل از بخش ریز دانه غلظت آرسنیک نیز در دو فصل تابستان و زمستان توسط روش پلاسمای جفت شده القایی-طیف سنجی جرمی (ICP-MS) تعیین شد. با محاسبه پارامتر های شاخص زمین انباشت، فاکتور غنی شدگی و شاخص آلودگی مشخص گردید منطقه در محدوده بدون آلودگی تا آلودگی کم قرار دارد. عامل اصلی ورود آرسنیک به محیط احتمالا زمین شناسی و فرسایش رسوبات بالادست و حمل توسط رودخانه های منتهی به خلیج گرگان و نواحی اطراف بوده است. همچنین مقایسه نتایج این تحقیق با سایر نقاط دریای خزر نشان داد که مقادیر آرسنیک مشاهده شده دراین بررسی در خلیج گرگان و نواحی اطراف کمتر ازسایر نقاط دریای خزر بوده است.
    کلیدواژگان: رسوبات، دریای خزر، خلیج گرگان، آرسنیک
  • سیامک جمشیدی *، محمدرضا سهیلی فر صفحات 43-51
    در این تحقیق امکان تشکیل کانال صوتی در آب های ساحلی جنوب دریای خزر پس از اندازه گیری میدانی مورد مطالعه و ارزیابی قرار گرفته است. پژوهش براساس تحلیل داده های حاصل از اندازه گیری میدانی در نوار جنوبی دریای خزر صورت گرفته است. محاسبه سرعت صوت مبتنی بر مشاهدات دما، شوری و فشار در آب های سواحل جنوبی دریای خزر انجام شده است. نتایج نشان می دهد که تغییرات عمودی دما از 9/17 تا 2/9 درجه سانتی گراد از سطح تا نزدیکی بستر و تغییرات عمودی شوری بین 67/12-06/12 بوده است. تغییرات عمودی سرعت صوت در ستون آب شدید و بین 1488 متر بر ثانیه در سطح آب دریا تا 1460 متر بر ثانیه در عمق 42 متری است. ساختار عمودی سرعت صوت یک روند کاهش سریع در عرض ترموکلاین را نشان می دهد. تغییرات عمودی سرعت صوت از تغییرات عمودی دما پیروی می کند که نشان دهنده همبستگی شدید این دو پارامتر فیزیکی در آب های ساحلی جنوب دریای خزر دارد. براساس نتایج به دست آمده می توان گفت که کانال صوتی در آب های کم عمق ساحلی بخش شرقی جنوب دریای خزر تشکیل نمی شود.
    کلیدواژگان: دریای خزر، سرعت صوت، کانال صوتی، سونار، ترموکلاین
  • مهدی جعفری مقدم*، مجید آقابابایی، داریوش ذوالفقاری صفحات 52-64
    روش های معمول آشکارسازی زیرسطحی محدود به استفاده از امواج صوتی و تجهیزاتی مانند سونار (که به دو نوع فعال و غیرفعال تقسیم می شود) و سونوبوی که عملکردی شبیه سونار دارد، می شود. در این مقاله، سعی کرده ایم علاوه بر روش های صوتی، الگوریتم های نوین دیگر را در این زمینه معرفی و بهترین و مطمئن ترین شیوه یعنی آشکارسازی اختلال مغناطیسی که به اختصار MAD نامیده می شود را تشریح نماییم. این الگوریتم آشکارسازی، شیوه ای است که بر اساس اندازه گیری کوچک ترین تغییرات یا اختلال ایجاد شده در میدان مغناطیسی زمین بر اثر عبور یک شئ فرومغناطیسی و میدان دو قطبی مغناطیسی تولید شده در اطراف آن، استوار است. در این مقاله، به آشکارسازی زیرسطحی با استفاده از این اصل پرداخته و روش های مختلف این شیوه آشکارسازی مطرح و با هم مقایسه شده اند.
    کلیدواژگان: MAD، مغناطیس سنج سه محوره، توابع پایه متعامد، فیلتر آنتروپی
  • نیما ارزانی*، حمید درویشی، قاسم شریفیان توتکله، ارسلان ربیع پور صفحات 65-72
    سابقه و هدف
    مشکل مقاومت آنتی بیوتیکی باکتری ها در سراسر دنیا وجود دارد . شناخت الگوی مقاومت و حساسیت آئروموناس هیدروفیلا نسبت به آنتی بیوتیک ها ، در انتخاب مناسب و صحیح آنتی بیوتیک و کنترل عفونت دراستخرهای پرورش ماهی نقش موثری دارد.این تحقیق جهت تعیین الگوی حساسیت آئروموناس هیدروفیلا در آباستخرهای پرورش ماهی شهرستان تنکابن صورت پذیرفته است.
    مواد و
    روش
    در این مطالعه در مدت 7ماه از بهار1394تا پاییز 1394 در مجموع 100نمونه از آباستخر های پرورش ماهی شهرستان تنکابن با فاصله بین 20تا30 روز جمع آوری و پس از انجام تست های بیوشیمیایی و خالص سازی گونه ی آئروموناس هیدروفیلا حساسیت آنتی بیوتیکی آنها با روش انتشار دیسک (Disk Diffusion)با کشت بر روی محیط های کشت آگار خون دار و مولر هینتون و دیسک های آنتی بیوتیکی شامل: داکسی سایکلین(D) ،تتراسایکلین(TE) ،جنتامایسین(GM) ،کلیندامایسین(CC) ،کانامایسین(K)، اگزاسیلین(OX) ،ونکومایسین(V) ،متیسیلین(ME) ،ریفامپین(RA) ،ایمی پنم(IPM) ،نورفلوکساسین(NOR) ،توبرامایسین(TOB) ،افلوکساسین(OFX) ،آمیکاسین(AN) ،اریترومایسین(E) ،آمپیسیلین(AM)، نایلیدیکسیک اسید(NA) ،آزیترومایسین(AZM) ،سیپروفلوکساسین(CP) و آموکسیسیلین(AMC) مورد بررسی قرار گفت.
    کلیدواژگان: آئروموناس هیدروفیلا، حساسیت، آنتی بیوتیک، آباستخر، پرورش ماهی
  • جمال قاسمی*، یاسر عبدی صفحات 73-82
    مدل زیردریایی بدون سرنشین یک سیستم غیرخطی است که برای کنترل عمق آن روش های مختلفی ارائه شده است. کنترل مود لغزشی یک روش کنترل مقاوم فیدبک حالت برای سیستم های غیرخطی است که ساختار آن برای رسیدن به عملکرد مطلوب تغییر پیدا می کند. در این روش کنترلی، فرض بر این است که فرآیند کنترل می تواند به صورت آنی از یک ساختار به ساختار دیگر تغییر کند، اما در عمل به دلیل تاخیر محاسباتی و محدودیت در عملگرها، تغییر آنی امکان پذیر نبوده و در نتیجه این موضوع منجر به ایجاد پدیده چترینگ در سیگنال کنترل می شود. در این مقاله کنترل عمق یک سیستم زیردریایی بدون سرنشین با دو درجه آزادی مد نظر قرار گرفته است. نشان داده می شود که استفاده از کنترلر مود لغزشی برای کنترل عمق سیستم تحت مطالعه، منجر به پدیده چترینگ خواهد شد. برای رفع مشکل چترینگ در سیستم مورد مطالعه، سعی شده است تا از کنترل مود لغزشی فازی استفاده گردد. شبیه سازی ها نشان می دهد که مشکلات روش مود لغزشی در کنترل عمق، با استفاده از تکنیک های فازی برطرف شده و سیستم به نحو مطلوبی کنترل می شود.
    کلیدواژگان: زیر دریایی، کنترل کننده فازی، مود لغزشی، چترینگ
|
  • S.M. Mousavi *, A. Kamali Pages 1-10
    GPS provides accurate measuring of velocity and positioning for marine navigation. Phase Lock Loop (PLL) is used to measure signal carrier phase accurately. Thanks to easy architecture of Costas loop, it has been one of the most-used PLL in GPS software receiver. Phase noise and high dynamic situation effects on PLL designing. To track high dynamic signals, wider loop noise bandwidth is desirable. However, a wide bandwidth allows noises to pass through the loop filter. To reduce the thermal noise, the filter loop with narrow loop noise bandwidth should be designed. But it degrades the tracking loop robustness in high dynamic situation and result in loosing lock. To solve this problem, we have used a Fuzzy Logic Controller (FLC) to tune loop noise bandwidth in an adaptive manner. This FLC is a two inputs and one output system which its membership functions has been optimized with Genetic Algorithm (GA). Carrier phase and its delay version go to FLC as input data. According to changes of input, the loop noise bandwidth changes adaptively. This work has been compared with some traditional methods and the performance of the proposed tracking loop is verified by several simulations.
    Keywords: PLL, Costas Loop, GPS, High Dynamic, Fuzzy Logic, GA Controller
  • Fatemeh Darabitabar *, Aliakbar Hedayati Pages 11-16
    Nanotechnology is the understanding and control a wide range of due to high pollution sources a considerable impact on the development and solving environmental issues. The purpose of this study was the use of nanocatalysts and nano-adsorbents used in the offshore industry and military and petroleum hydrocarbons absorb pollution from cargo ships. The most effective catalysts can be used to nanoparticles of titanium dioxide (TiO2), combined with high energy gap at approximately 380 nm wavelength light of shows photocatalytic properties. Titanium nanoparticles coated on suitable substrates and the puddles are irradiated with ultraviolet light. Energy band gap of the semiconductor is about 3 eV. Tests shown that waste oil contaminated with organic material after 7 days of completely decomposed. To improve the efficiency of nanoparticles of titanium the Fe and Er have also been used. The use of nano-composites and nano-catalysts and review its performance in different situations can help a lot in solving environmental problems when accidents have oil.
    Keywords: Nanotechnology, nano, titanium dioxide, organic materials, petroleum, marine systems
  • S. Film, R. Panahi *, A. Moradi, S. Khoram Pages 17-27
    Maritime transportation industry; as the backbone of global trade; provides more than 90 percent of cargo transportation overseas. Accordingly, safety at sea is highly regarded. On the other hand, safety management requires risk assessment as its prerequisite. In maritime transportation, vessel collision is the most destructive and most frequent accident. Accordingly, collision risk assessment is the most important task when talking about the safety of transportation. In this article, the concept is reviewed including frequency of occurrence as well as its consequence. Then with a focus on the frequency of collisions; which includes high risk locations and causation factor; four approaches to evaluate high risk locations are fully investigated as statistical, analytic, network-based and simulation-based ones. The study clearly shows a good potential to develop software in this area. It becomes more important when looking at sea transportation at the region as well Iran’s port development projects.
    Keywords: maritime transportation risk, vessels collision, traffic simulation
  • M. Salari *, M. Panahande Pages 28-34
    Although, calculating of the hydrodynamic resistance is an important activity in design process of conventional ships, but for the planning vessels that usually has a minimum draft in planning phase and most of the vessel's body is subjected to the wind flows and the aerodynamics can not be neglected. it is more important for the vessels are moving at higher speeds than about 40 knots. At these cases, form design of the vessel’s superstructure would be important. At this paper, using the computational fluid dynamics the aerodynamic flow about a monohull planning hull in the range of 40 to 100 knots are simulated numerically. The governing equations of mass and momentum conversations and the SST –Transition turbulence model are utilized. Aerodynamic loading such as the lift and drag forces and the aerodynamic’s lost of power are calculated and the contours of pressure and flow fields are also presented.
    Keywords: High speed vessels, Numerical analysis, Vessel's Aerodynamics
  • Study of arsenic distribution in sediments of the southeastern Caspian Sea
    H. Bagheri * Pages 35-42
    Geochemical studies of sediments, water bodies like rivers, estuaries and the sea bed, can be an effective step to find the source and distribution model assessment of environmental pollutants in a region.Sediments are the final destination of heavy metals in aqueous environments contamination, including arsenic entering the water resources in different ways, causing hazards such as poisoning, and carcinogenesis in living bodies. Study arsenic levels in the eastern part of the Caspian Sea, 30 stations were selected. After graining size and organic mater analysis, arsenic concentration in in two seasons summer and winter was determined by using Inductively Coupled Plasma- Mass spectrometry (ICP-MS). Geochemical index, Enrichment factor and pollution index showed low pollution to non pollution area and primary cause of arsenic distribution to this environment, geology and upstream sediment erosion and transport by rivers leading to Gorgan Bay and surrounding areas. compare these results with other parts of the Caspian Sea show that arsenic levels observed in this study in the Gorgan Bay and surrounding areas has been less than other part of the Caspian Sea.
    Keywords: Sediments, Caspian Sea, Gorgan Bay, Arsenic
  • S. Jamshidi *, M. Soheilifar Pages 43-51
    In this study, possibility of establishing sound channel in the southern coastal waters of the Caspian Sea has been evaluated. The research is based on data analysis from field measurement data of temperature, salinity and pressure in the southern boundary of the Caspian Sea. The results show that water temperature changed between 17.9 and 9.2 degree from surface to the bottom and vertical changes of salinity were between 12.06-12.67. Sound speed in the water column varied between 1488 to 1460 m/s from surface to depth of 42 m with a rapid decrease across thermocline layer. Vertical structure of seawater temperature follows the vertical sound speed changes which indicate a high correlation between these parameters. According to the results, the sound channel in the shallow waters of the eastern part of the southern coast of the Caspian Sea was not observed.
    Keywords: Caspian Sea, Sound Speed, Sound Channel, Sonar, Thermocline
  • Mehdi Jafari Moghaddam*, Majid Aghababaei, D. Zolfaghari Pages 52-64
    Common methods include the use of sound waves and underwater detection equipment such as sonar (which is divided into two types: active and passive) and Sonobuoy that functions like a sonar is used. In this paper, we introduce new algorithms in this field and the best and most reliable way of Magnetic Anomaly Detection called MAD briefly explain. This detection algorithm, is a method based on the measurement of the smallest changes or disruptions in the Earth's magnetic field by passing a ferromagnetic object and magnetic dipole field generated around it is based. In this paper, the detection of subsurface using the principles and methods of detection of this method are discussed and compared.
    Keywords: MAD, Orthonormal Basis Functions, Three Axis Magnetometer, Entropy Filter
  • Jamal Ghasemi *, Y. Abdi Pages 73-82
    Unmanned underwater model is a non-linear system that various methods have been proposed for the depth control. Sliding mode control (SMC) is a state feedback robust control for non-linear systems that will change its structure to achieve optimal performance. In this method, it is assumed that the process control can be instantly changed from one structure to another structure. In classic SMC, Computational delays and restrictions on operators leads to the phenomenon of chattering in control signal. In this paper, depth control of an unmanned underwater vehicle system of two degrees of freedom is considered. It is shown that the use of the sliding mode controller for the depth controlling of the system under study, will lead to the chattering phenomenon. To solve the problem for the system under study, there is tried to use the fuzzy sliding mode control. Simulation results indicates that the fuzzy sliding mode method is solved the problem in which the system properly is controlled with low chattering control signal.
    Keywords: Unmanned underwater, Sliding mode control, Fuzzy, Chattering