فهرست مطالب

مهندسی شناورهای تندرو - پیاپی 57 (پاییز و زمستان 1399)

نشریه مهندسی شناورهای تندرو
پیاپی 57 (پاییز و زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1400/05/26
  • تعداد عناوین: 7
|
  • ارسلان اقدامی* صفحات 3-11

    یکی از مهم ترین قسمت های شناور، موتور آن می باشد که وظیفه ی رانش و حرکت شناور را برعهده دارد. انتخاب موتور در شناورهای تندرو از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. پارامترهای مهمی برای انتخاب موتور و قیاس آن با موتورهای دیگر برای یافتن بهترین و مناسب ترین موتور برای شناور وجود دارد مانند: منحنی عملکردی، توان به وزن، مصرف سوخت و... که باید به بررسی و تحلیل آنها برای انتخاب موتور پرداخت. در این تحقیق معیارهای انتخاب موتور مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی میزان تاثیر افزایش پارامتر وزن به توان بر سرعت شناور نیز از شناور کوگار به عنوان یک شناور تندرو استفاده شده و نمودار سرعت برتوان شناور با موتور استفاده شده برای این شناور تندرو که سیتک می باشد و یک موتور فرضی که 750 کیلوگرم وزن بیشتر ی دارد بدست آمده و با هم مقایسه شده است که این مقایسه بیان می دارد با افزایش حدود 1500 کیلو وزن دو موتور، سرعت شناور حدود 6/.نات کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: پارامترهای انتخاب موتور، شناورهای تندرو، کوگار
  • شهروز عباسی نژاد، سیروس آقانجفی، آرمان معروفی*، قاسم اکبری صفحات 12-25

    در این مقاله، یک روش جدید برای بازیابی حرارت اتلافی اگزوز موتور ایزوتا شناورGM و تبدیل آن به الکتریسیته با استفاده از یک محرک انعطاف پذیرگرمایی ارایه خواهد شد. محرک انعطاف پذیرمورد نظر از 3 بازوی موازی شامل بازوهای گرم و سرد برای کنترل دما و تولید توان الکتریکی استفاده می کند. همچنین برای کنترل حرارت های اتلاقی از 3 عدد dimpel در کوتاه ترین بازو برای پایداری حرارتی استفاده شده است. به عبارت دیگر، هدف از مقاله حاضر توسعه ی یک روش انتقال حرارت غیر فعال (یا پسیو) و یک سیستم مولد گرما به کار به منظور بازیابی حرارت اتلافی جهت تولید توان الکتریکی می باشد. طرح پیشنهادی دارای اندازه 40µm × 250µm بوده و در نرم افزار کامسول 2018 پیاده سازی و شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی برای طرح پیشنهادی با ولتاژ 5 ولت و بیشینه دمای 550 کلوین در مقایسه با کارهای مشابه FOM قابل قبولی از خود ارایه میدهد و نسبت به بهترین طرح مقدار 3/2 برابر و نسبت به بدترین طرح مقدار 2700 برابر بهبود نشان می دهد.

    کلیدواژگان: غیر فعال، تولید توان، بازیابی حرارتی و بازوهای انعطاف پذیر
  • حاتم عبدالرحیمی*، داود عرب خابوری، حسین محمدی صفحات 26-33

    هدف از این مقاله ارایه ساختار متفاوت برای تغذیه روتور ژنراتور شناورهای تندرو می باشد که نسبت به دیزل ژنراتورهای رایج به دلیل حذف سیم پیچی های روتور ژنراتور و دیودهای یکسوساز و وریستورهای آن، دارای قابلیت اطمینان بیشتر و تلفات کمتری می باشد و به طبع آن، نیازمندی ساختار ژنراتور ارایه شده به تعمیرات و نگهداری بسیار ناچیز است. در ساختار ارایه شده می توان به جای استفاده از دیزل برای چرخاندن شفت ژنراتور در یک سرعت خاص برای تامین فرکانس مطلوب، از انرژی های تجدید پذیر برای چرخاندن شفت ژنراتور در هر سرعتی استفاده نمود. همچنین ساختار ژنراتور ارایه شده به گونه ای می باشد که نیاز به کنترل فرکانس ندارد و در هر سرعتی از شفت ژنراتور، فرکانس مطلوب در خروجی ژنراتور تولید می گردد. در این مقاله از روش کنترل پیش بین ، جهت تثبیت دامنه ولتاژ برق شناورها استفاده شده است که به دلیل پیش بینی متغیرها، حتی در شرایط تغییرات بار مصرفی و تغییرات مکانیکی سرعت شفت ژنراتور مقادیر مرجع خود را با دقت بالایی دنبال می کنند.

    کلیدواژگان: ژنراتور القایی دو سر تغذیه آبشاری بدون جاروبک، روش کنترلی پیش بین ولتاژی، برق شناورها
  • عباس فتح تبار*، علیرضا جعفری صفحات 34-41

    سامانه سوناری یکی از ابزارهای آشکارسازی متحرک های دریایی نظیر شناورهای تندرو است. در آشکارسازی شناورها، به علت سرعت بالای متحرک، سیگنال دریافتی، با نویزهای محیطی ترکیب می شود و بنابراین شناخت پارامترهای محیط برای سامانه لازم است. محیط زیر آب یک محیط پیچیده است که متاثر از عوامل فیزیکی مختلف بوده و به دلیل ماهیت غیر ایستان و غیر خطی پدیده ها، بررسی همه پارامترهای موثر بر موج صوتی، کاری بسیار دشوار یا ناممکن است. اما برای تحلیل پدیده های آکوستیکی، نظیر نحوه انتشار موج، نحوه تضعیف سیگنال در برخورد به سطوح مختلف و مدل سازی کانال، طبق تیوری های فیزیک و ریاضی، تحلیل های آماری مختلفی ارایه شدند. یکی از این مدل ها، مدل توزیع احتمال کا (K) است که در بررسی سیگنال طنین آکوستیکی زیرآب کاربرد دارد. در این مقاله، یک سناریوی کانال صوتی شبیه سازی شده و سیگنال طنین با توزیع کا تولید شده است. سپس از روی داده و بر اساس برازش منحنی تابع توزیع تجمعی آن، پارامتر توزیع کا با استفاده از الگوریتم بهینه سازی تخمین زده شده است. روش پیشنهادی با روش های حداکثر تشابه، روش ممان و روش zlogz، مقایسه شده که نتایج تحلیل، برتری روش پیشنهادی را نسبت به دیگر روش ها نشان می دهد.

    کلیدواژگان: طنین آکوستیکی، تابع چگالی احتمال، توزیع آماری کا، تخمین پارامتر، الگوریتم بهینه سازی
  • علیرضا حبیبی* صفحات 42-49

    خوردگی در محیط آب از سه منظر خوردگی فیزیکی، شیمایی و بیولوژیکی قابل بررسی است. حدود 45 درصد خوردگی ها توسط میکروارگانیسم های زنده، جلبک ها، لارو بارناکل ها و سایر آبزیان زنده اتفاق می افتد. بیوفولینگ یا انباشت رسوبات زیستی با تشکیل یک لایه چسبنده بر روی شناورها و سازه های دریایی به نام بیوفیلم آغاز می شود. مشکلات اقتصادی، اجتماعی و بهداشتی از مهمترین اثرات نامطلوب خوردگی است. در این مقاله مروری با استفاده از کلمات کلیدی مرتبط، از پایگاه های علمی معتبر مانند Science Direct، Springer و Google Scholar با قالب "Narrative Review article(s) " ،" Review of the literature وarticle(s)" review" " جستجو انجام شده و مطالب مورد بررسی قرار گرفته است. برای مهار خوردگی روش های مختلف شیمیایی و فیزیکی مورد بررسی قرار گرفته است؛ اما از منظر زیستی توجه چندانی به آن نشده است. از مهم ترین روش های مهار خوردگی زیستی می توان استفاده از باکتری های احیاکننده نیترات، تکنیک فاژنمایی، استفاده از باکتریوفاژ و نیز استفاده از برخی میکرورگانیسم ها اشاره نمود. در این تحقیق با استفاده از تکنیک های تخصصی و به کمک علوم شیمی، مهندسی ژنتیک، سلولی مولکولی و بیوتکنولوژی نقشه راه کنترل بیوفولینگ که منجر به مهار خوردگی می شود، پیشنهاد شده است. در صورت انجام عملی این تحقیق، با هزینه ای بسیار کمتر از روش های سنتی، خوردگی کنترل خواهد شد.

    کلیدواژگان: بیوفولینگ، بیوفیلم، خوردگی، کنترل خوردگی و آنتی بیوفولینگ
  • علی اشرفی پور*، محمد مرادی صفحات 50-59

    شناورهای تندرو در حالت سرشی یا پروازی در صورت نبود سیستم های کنترلی لیفت، دچار عدم تعادل طولی (پورپویزینگ) می شوند. یکی از سیستم های کنترل لیفت، اینترسپتور می باشد، اینترسپتور به عنوان یک قطعه اضافه شده به شناور جهت تامین تعادل و کنترل تریم شناورهای تندرو مورداستفاده قرار می گیرد. این قطعه به صورت عمودی نسبت به کف شناور، در پاشنه شناور نصب می شود و بسیار کارآمد و موثر می باشد. اثر آن روی نیروی لیفت و مقاومت شناور به گونه ای است که می تواند مرکز فشار را به مرکز جرم نزدیک نموده و تریم شناور را کنترل نماید. در این مقاله عملکرد هیدرودینامیکی شناور در حضور اینترسپتور و همچنین بدون اینترسپتور بر اساس روش دینامیک سیالات محاسباتی مورد تحلیل قرارگرفته است. شبیه سازی شناور و افزودن اینترسپتور توسط نرم افزار راینو انجام گردیده است. شبیه سازی و تحلیل عددی به وسیله نرم افزار استار سی سی ام انجام شده است. شناور مدل شده دارای دو درجه آزادی در جهت هیو و پیچ است و با استفاده از روش اورست یا مش متحرک حل شده است. نتایج ارایه شده در این مقاله شامل نمودارهای مقاومت و تریم، موج اطراف شناور و توزیع فشار در کف می باشد. نتایج به دست آمده بیان کننده این است که شناور در حضور اینترسپتور با ارتفاع 1 میلی متر در سرعت 8 متر بر ثانیه دارای بهترین عملکرد، تریم ثابت و مقاومت کمتری است و شناور دارای تعادل طولی مناسبی می باشد. نتایج به دست آمده در هر دو حالت با یک مدل آزمایشگاهی که در حوضچه ملی شهدای خلیج فارس انجام گردیده است؛ جهت اعتبار سنجی مقایسه شده است.

    کلیدواژگان: شناورهای تندرو، پروپویزینگ، پایداری طولی، مقاومت، تریم، لیفت، اینترسپور
  • علی اصغر مقدس اهنگری*، علیرضا اسفندیار، محمد صادقی صفحات 60-70
    امروزه با پیشرفتهای چشمگیر در حوزه صنایع دریایی، طراحی بدنه و ملحقات اعم از پروانه، سکان و سیستم های کنترلی شناورها دستخوش تغییرات زیادی شده است. یکی از موضوعات مورد توجه در این روزها، شناورهای تندرو و افزایش سرعت پیشروی و قدرت مانور پذیری آنهاست. با پیشرفت تکنولوژی و طراحی های جدید در زمینه طراحی پروانه، امروزه پروانه هایی تحت عنوان پروانه های نیمه مغروق در شناورهای تندرو بسیار مورد استفاده قرار میگیرد. به علت اینکه شناورهای تندرو سطح تماس کمی با آب دارند، این پروانه ها در راندمان های بسیار خوب باعث رانش شناور در سرعت های بالا می شوند. یک نمونه از این پروانه ها، پروانه الافسون است که به عنوان یک نمونه تحقیقاتی در دسترس محققان قرار دارد. در این تحقیق نیز از مدل پروانه الافسون، جهت بررسی در فواصل مختلف سکان از پروانه، استفاده شده است. در این تحقیق به کمک نرم افزار ANSYS-CFX پروانه و سکان در سه فاصله مختلف از هم مورد آزمایش قرار گرفته و تراست و گشتاور تولیدی پروانه در یک دور کامل محاسبه می گردد. همچنین اثر نیرو و گشتاور تولیدی توسط پروانه بر سکان مورد بررسی قرار میگیرد. هدف از انجام این تحقیق، پیش زمینه ای برای تعیین موقعیت بهینه نصب سکان در شناورهای تندرو جهت افزایش بازدهی می باشد.
    کلیدواژگان: پروانه نیمه مغروق، سکان، دینامیک سیالات محاسباتی، ANSYS-CFX
|
  • Arsalan Eghdami * Pages 3-11

    One of the most important parts of a vessel is its engine, which is responsible for driving and moving the vessel. The choice of engine is very important in high speed vessels. There are important parameters for selecting the engine and comparing it with other engines to find the best and most suitable engine for the vessel, such as: performance curve, power to weight, fuel consumption, etc., which must be examined and analyzed to select the engine. In this research, engine selection criteria have been investigated. To investigate the effect of increasing the weight-to-power parameter on the speed of the vessel, the Cougar vessel was used as a high speed vessel and the velocity diagram of the power with the engine used for this fast vessel, which is Seatek, and a hypothetical engine that weighs 750 kg more. It has been obtained and compared with each other, which shows that with the increase of about 1500 kg weight of the two engines, the vessel speed is about 0.6 Knut is reduced.

    Keywords: Engine selection parameters, high speed vessels, cogar
  • Shahrooz Abbasi Nezhad, Sirus Agha Najafi, Arman Maroufi *, Ghasem Akbari Pages 12-25

    In this paper, a new method was presented for recovering dissipated heat in the exhaust of GM Isota floating engine and converting it to electricity using a flexible thermal anchor. The flexure uses three parallel arms including the hot and cold arms to control temperature and generate electrical power. Also, three dimples were used in the shortest arm for thermal stability in order to control the core temperatures. In other words, the purpose of the present paper was developing a passive heat transfer method and a heat generating system was employed for recovering dissipated heat to generate electrical power. Size of proposed design was equal to 40µm × 250µm, and it was implemented and simulated in COMSOL software 2018. Simulation results for proposed design with the voltage of 5V and maximum temperature of 550K presented acceptable FOM compared to similar work such that it showed the value of 2.3 times relative to the best design ,and it was 2700 times better compared to the worst design.

    Keywords: Passive, Power generation, Heat recovery, Flexible anchors
  • Hatam Abdolrahimi *, Davood Arab Khaburi, Hossain Mohammadi Pages 26-33

    The purpose of this paper is to provide a different structure for powering the rotor of fast floating generators, which is more reliable and less lost than conventional diesel generators due to the removal of generator rotor windings and rectifier diodes and varistors, and by its nature, the need The generator structure provided for maintenance is negligible. In the proposed structure, instead of using diesel to rotate the generator shaft at a certain speed to provide the desired frequency, nuclear fuels and renewable energy can be used to rotate the generator shaft at any speed. Also, the generator structure is presented in such a way that there is no need to control the frequency and at any speed of the generator shaft, the desired frequency is generated at the generator output. In this paper, the predictive control method is used to stabilize the voltage range of vessels, which due to the prediction of variables, even in conditions of load consumption and mechanical changes in the speed of the generator shaft follow their reference values ​​with high accuracy.

    Keywords: brushless cascade doubly feed induction generator, Model predictive voltage control, power supply in high speed craft
  • Abbas Fathtabar *, Alireza Jafari Pages 34-41

    The sonar system is one of the tools for detecting moving marine vessels such as high speed crafts. In marine vessels detection, due to the high speed of movement, the received signal is combined with ambient noise and affected by multi path, therefore it is necessary for the system to know the environmental parameters. The underwater environment is a complex environment that is affected by various physical factors and due to the non-stationary and nonlinear nature of the phenomena, it is very difficult or impossible to study all the parameters affecting the sound wave. But for the analysis of acoustic phenomena, such as how the wave propagates, how the signal attenuates in dealing with different surfaces and channel modeling, according to theories of physics and mathematics, different statistical analyzes were presented. One of these models is the K probability distribution model, which is used to study the underwater acoustic reverberation. In this paper, a scenario of underwater channel reverberation are simulated and a resonant signal with k distribution are generated. Then, based on the fitting of the curve of its cumulative distribution function, the k distribution parameter is estimated using the optimization algorithm. The proposed method is compared with the some methods such as maximum likelihood method, the method of moment and the zlogz method, which the results of the analysis show the superiority of the proposed method over other methods.

    Keywords: Acoustic reverberation, probability density function, statistical k distribution, Parameter Estimation, optimization algorithm
  • Alireza Habibi * Pages 42-49

    Corrosion in the water environment can be examined from three perspectives, Physical, chemical and biological corrosion. 45% of corrosion occurs by living microorganisms, algae, barnacles’ larvae and other live aquatic animals. Biofouling or accumulation of biological sediments, begins by forming a sticky layer on vessels and offshore structures called biofilms. Economic, social and health problems are the most important adverse effects of corrosion. In this review, using related keywords from scientific databases such as Science Direct, Springer and Google Scholar in the style of "Narrative Review article (s)", "Review of the literature and article (s)" review” the search was done and the content is reviewed. Different chemical and physical methods have been investigated to prevent corrosion. However, based on biological perspective, little attention has been paid to it. The most important methods of bio-corrosion inhibition are nitrate-reducing bacteria, phage display technique, use of bacteriophage and some microorganisms. In this study, using specialized techniques via chemistry, genetic engineering, molecular cellular and biotechnology, biofouling control roadmap that leads to corrosion inhibition has been proposed. By doing this research practically, the corrosion will be controlled at a much lower cost than traditional methods.

    Keywords: Biofouling, biofilm, Corrosion, corrosion control, anti-biofouling
  • Ali Ashrafipour *, Muhammad Moradi Pages 50-59

    High speed crafts by planning hull suffer from longitudinal imbalance or porpoising due to the lack of lift control systems. One of the lift control systems is interceptor, which is used as a piece attached to the craft to create balance and trim control. This piece is attached vertically in the stern that is very effective and efficient. Its effect on the lift force and the craft resistance is such that it can adjust the center of pressure to the center of mass and control the craft trim. In this paper, the hydrodynamic performance of a craft in the presence of an interceptor as well as without an interceptor is analyzed based on the computational fluid dynamics (CFD) methods. Craft simulation and interceptor addition were done by Rhino software. Numerical simulation and numerical analysis and analysis of the results were performed by STAR CCM + software. The modeled craft has two degrees of freedom in the direction (heave and pitch) and is solved using the overset method. The results presented in this paper include flow distribution on the craft floor, pressure distribution, trim and drag. The results show that the craft in the presence of the interceptor with a height of 1 mm at a speed of 8 meters per second has the best performance, constant trim and good resistance and will be without porpoising. Compared to a craft without an interceptor whose performance is not suitable,

    Keywords: high speed crafts, Porpoising, Longitudinal Stability, Resistance, trim, lift, Interceptor
  • Aliasghar Moghaddas Ahangari *, Alireza Esfandiyar, Mohamad Sadeghi Pages 60-70
    Today, with significant advances in the maritime industry, body design and appendages, including Propellers, rudders, and surface control systems, have many changes. One of the topics of interest these days is high-speed vessels, which increase their speed and maneuverability. With the advancement of technology and new designs in the field of Propellers design, today Propellers called Surface piercing Propellers (SPP) are widely used in high-speed vessels. Because high-speed vessels have low levels of contact with water, these propellers cause very high efficiency at high speeds. One example of this butterfly is the Oloffson Propellers, which is available to researchers as a research sample. In this study, the Oloffson Propellers model was used to test the Propeller at different distance from the rudder. In this research, by using of ANSYS-CFX software, the interaction between Propeller and rudder at three different distances from each other were tested, and the thrust and torque produced by the Propeller are calculated in a complete cycle. Also, the effect of force and torque produced by the Propeller on the rudder is examined. The aim of this study is to provide a background for rudder installation optimum position on planing boats.
    Keywords: Surface piercing Propeller (SPP), rudder, Computational Fluid Dynamics (CFD), ANSYS-CFX