فهرست مطالب
نشریه مهندسی دریا
پیاپی 43 (تابستان 1403)
- تاریخ انتشار: 1403/03/12
- تعداد عناوین: 6
-
-
صفحات 1-14
یکی از چالش های مهم در طراحی و ساخت شناورهای تندرو سرشی، بروز ناپایداری طولی در سرعت های بالا است. ازجمله روش هایی که می تواند در کاهش و یا از بین بردن این ناپایداری ها مورد استفاده قرار گیرد، استفاده از پایدارساز هیدروفویلی است. در این تحقیق، به بررسی تاثیر برخی از ابعاد پایدارساز هیدروفویلی بر رفتار دینامیکی شناور تندرو سرشی تک بدنه پرداخته شده است. ابتدا، یک شناور تندرو سرشی تک بدنه که به صورت تجربی دارای ناپایداری طولی (پورپویزینگ) بوده، مدل سازی شده است. هر یک از این پارامترها به کمک نرم افزارهای طراحی هندسه در موقعیت خود مدل سازی شده است. از یک حل گر دینامیک سیالات محاسباتی برای شبیه سازی عددی مسئله استفاده شده است. در این مقاله تلاش شده است که با مقایسه ی نتایج حاصل از شبیه سازی و بررسی نتایج مربوط به حرکات هیو و پیچ شناور، به درجه ی اهمیت هر یک از پارامترهای طراحی پی برده شود. در این مرحله، جهت بررسی پارامترها، زاویه حمله صفر درجه، فاصله عمودی هیدروفویل تا کف پاشنه شناور 15 سانتیمتر و فاصله طولی هیدروفویل از ترانزوم 10 سانتیمتر فرض شده است. یکی از پارامترهایی که در شبیه سازی تاثیر آن بررسی گردیده، نسبت ابعاد عرض به طول کورد هیدروفویل با سطح مقطع ثابت است. از مقایسه نتایج بین سه نسبت 0.75، 1.33 و 2.083 مشخص شد، که دامنه حرکت نمودار پیچ نسبت به حالت بدون هیدروفویل در زمان 3 ثانیه به ترتیب 50، 36.6 و 63.3 درصد کاهش یافته است. بنابراین مشاهده می شود که افزایش نسبت عرض به طول کورد هیدروفویل در کاهش ناپایداری طولی موثر بوده است. پارامتر دیگری که در گام بعدی مورد ارزیابی قرار گرفت، اثر مقدار عرض میانی هیدروفویل زاویه دار بود. با مقایسه اثر انتخاب سه اندازه ی 8، 16 و 24 سانتیمتر برای عرض میانی هیدروفویل مشخص گردید، که دامنه حرکت پیچ، نسبت به حالت بدون هیدروفویل در زمان 3 ثانیه، به ترتیب 63.3، 68.3 و 63.3 درصد کاهش یافته است. هرچند نسبت متوسط 16 سانتیمتر ، کارایی بهتری را نشان می دهد؛ اما به طورکلی تغییر این پارامتر، تفاوت قابل ملاحظه ای در کاهش ناپایداری طولی شناور ایجاد نکرده و اختلاف کمی در دامنه حرکت پیچ و هیو شناور بین سه حالت اتفاق افتاده است.
کلیدواژگان: شناور تندرو سرشی، پایداری طولی، پایدارساز هیدروفویلی، پورپویزینگ، حرکات دینامیکی -
صفحات 15-26
در این مطالعه الگوی بلند مدت انتقال رسوب و تغییرات خط ساحلی بندر صیادی زرآباد واقع در استان سیستان و بلوچستان با نرم افزار Delft3D شبیه سازی شد. ابتدا واسنجی مدل با استفاده از داده های میدانی موج و جزرومد در دسترس در دوره زمانی فروردین 83 تا مهرماه 84 در زمان احداث بندر بدون وجود دستک رسوب گیر صورت گرفت. ضرایب انتقال ناشی از موج و جریان، اصطکاک و زبری بستر واسنجی شد. سپس صحت سنجی مدل در دوره زمانی بهمن ماه 91 تا مهرماه 93 همراه با دستک رسوب گیر صورت گرفت. صحت مدل با داده های میدانی در دسترس بررسی شد. پس از تایید اعتبار مدل، شبیه سازی بلند مدت ده ساله از مهرماه 93 تا مهرماه 1403 با رویکرد کاهش داده های ورودی و تسریع مورفولوژیکی و به صورت مدل دو بعدی افقی (2DH) انجام شد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که طی دوره 10 ساله با وجود دستک رسوبگیر، انتقال رسوب قطع شده و پیشروی خط ساحلی و تغییر زاویه ساحل در پشت موجشکن شرقی بندر حالتی پایدار را به خود می گیرد. همچنین، نتایج نشان داد که پیشروی خط ساحلی طی دوره ده ساله به حدی نیست که مشکل انتقال رسوب در آن رخ دهد.
کلیدواژگان: انتقال رسوب، تحلیل بلند مدت، نرم افزار Delft3d، تسریع مورفولوژیکی، بندر صیادی زرآباد -
صفحات 27-40
با توسعه روزافزون زیرسطحی های بدون سرنشین، محاسبه دقیق ضرایب هیدرودینامیکی موجود در معادلات حرکت این زیرسطحی ها برای پیشبین ی مانورپذیری، پایداری دینامیکی و طراحی کنترلر زیرسطحی اهمیت ویژه ای دارد. یکی از پارامترهای موثر در عدم قطعیت نتایج حاصل از روابط رگراسیونی برای محاسبه ضرائب هیدرودینامیکی، فاصله سطوح کنترلی از بدنه است. در این مقاله به منظور بررسی اثر فاصله از بدنه بر تعدادی از ضرایب هیدرودینامیکی خطی مانور، تحلیل عددی بر روی بدنه زیرسطحی معیار سابوف انجام شده و ضرایب میرایی و جرم افزوده با استفاده از آزمونهای استاتیکی و دینامیکی موردمطالعه قرار گرفته است. فاصله عمودی سطوح کنترلی از بدنه به عنوان متغیر در نظر گرفته شده و تحلیل در چندین فاصله سطوح کنترلی از بدنه انجام شده است. نتایج عددی پس از تطابق با نتایج آزمایشگاهی، نشان داد که ضرایب هیدرودینامیکی از فاصله بیش از 0/06 متر، مستقل از فاصله بین بدنه و سطوح کنترلی میشوند. همچنین در تست دریفت استاتیکی با افزایش فاصله سطوح کنترلی از بدنه، ضریب هیدرودینامیکی مربوط به نیروی سوی افزایش و ضریب هیدرودینامیکی مربوط به گشتاور یاو کاهش مییابد. اما در تست سوی خالص با افزایش فاصله سطوح کنترلی از بدنه ضریب هیدرودینامیکی مربوط به نیروی سوی کاهش و ضریب هیدرودینامیکی مربوط به گشتاور یاو در ابتدا کاهش و سپس افزایش مییابد.
کلیدواژگان: ضرایب هیدرودینامیکی خطی، فاصله از بدنه، شبیه سازی عددی، تست دریفت استاتیکی، تست سوی خالص -
صفحات 41-54
یکی از موضوعات مهم در طراحی یک زیردریایی محاسبات مقاومت و توان آن می باشد. در استخراج ضرایب مقاومت یک زیردریایی، هنوز محاسبه و تعمیم نتایج از یک مدل مقیاس شده به شناور اصلی به صورت یک چالش علمی مطرح می باشد. در این مطالعه، تاثیر مقیاس در روش عددی بر روی ضرایب مقاومت یک زیردریایی شامل ضرایب مقاومت کل، اصطکاکی و فشاری به روش شبیه سازی عددی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین دقت نتایج روابط تجربی موجود جهت محاسبه ضرایب مقاومت زیردریایی ارزیابی شده است. مدل زیردریایی سابوف برای انجام مطالعات استفاده گردید. نتایج نشان می دهد که روابط تجربی موجود، محاسبه ضریب اصطکاکی را با خطای کمتر از 10 درصد، ضریب فشاری را با خطای کمتر از 30 درصد، و ضریب درگ کل را با خطای کمتر از 5/8 درصد ممکن می سازد.
کلیدواژگان: مقیاس، ضرایب هیدرودینامیکی، شناور زیرسطحی، سابوف، بررسی عددی -
صفحات 55-69
در این مقاله، نقش مهارها در حرکات هیو و پیچ سکوی نیمه شناور با توجه به افزایش استفاده روز افزون این سکوها در آب های عمیق مورد بررسی قرار می گیرد. حرکات نامناسب سکوها می تواند باعث عدم پایداری سازه شده و عملکرد آن را مختل کند. جهت آنالیز حرکات سکو، با در نظر گرفتن نقش مهارها، شبیه سازی عددی سکوی امیرکبیر با حالت های مختلف مهاری بصورت تحلیل غیرخطی در حوزه زمان با استفاده از نرم افزار Orca-flex انجام شده است. با بررسی 52 مدل ترکیب مهاری مختلف در سه مرحله، 5 مدل ترکیب مهاری از لحاظ پاسخ حرکتی سکوی نیمه شناور در هیو و پیچ معرفی شده است. نتایج نشان می دهد ترکیب مستقل مهارهای کتنری و کششی علاوه بر کاهش کلی طول مهارها باعث رفتار بهینه در حرکات هیو و پیچ سکوی نیمه شناور می شود. در این مقاله، نقش مهارها در حرکات هیو و پیچ سکوی نیمه شناور با توجه به افزایش استفاده روز افزون این سکوها در آب های عمیق مورد بررسی قرار می گیرد. حرکات نامناسب سکوها می تواند باعث عدم پایداری سازه شده و عملکرد آن را مختل کند. جهت آنالیز حرکات سکو، با در نظر گرفتن نقش مهارها، شبیه سازی عددی سکوی امیرکبیر با حالت های مختلف مهاری بصورت تحلیل غیرخطی در حوزه زمان با استفاده از نرم افزار Orca-flex انجام شده است. با بررسی 52 مدل ترکیب مهاری مختلف در سه مرحله، 5 مدل ترکیب مهاری از لحاظ پاسخ حرکتی سکوی نیمه شناور در هیو و پیچ معرفی شده است. نتایج نشان می دهد ترکیب مستقل مهارهای کتنری و کششی علاوه بر کاهش کلی طول مهارها باعث رفتار بهینه در حرکات هیو و پیچ سکوی نیمه شناور می شود.
کلیدواژگان: مهار کتنری - کششی، سکوی نیمه شناور، بهینه سازی پاسخ حرکتی سکو -
صفحات 70-79
پنجه ساختاری با عملکرد پشتیبانی از لایه آرمور و جلوگیری از آبشستگی بستر است. به دلیل قرارگیری پنجه در زیر آب، طراحی ایمن این لایه حائز اهمیت است. آزمایش ها باهدف بررسی پارامترهای پریود موج، عمق آب، قطر اسمی سنگ، عرض پنجه و ارتفاع سکو مورد بررسی قرار گرفته اند. بر اساس نتایج آزمایش های صورت گرفته، پریود موج تاثیر زیادی در پایداری پنجه دارد. در مرحله بعد عمق آب بالای پنجه در میزان آسیب وارد شده به پنجه حائز اهمیت است. با افزایش قطر اسمی سنگ پنجه کاهش محسوسی در مقدار آسیب مشاهده نشد. کاهش شیب پیشانی پنجه از 1:1.5 به 1:3 راه حلی جهت دستیابی به پایداری بود. با کاهش شیب پیشانی، عرض کلی سکو افزایش مییابد؛ بنابراین تصمیم گرفته شد پنجه با شیب پیشانی 1:1.5 اجرا شود و عرض سکو به اندازه دو قطر اسمی ادامه یابد. در این حالت در اثر برخورد امواج؛ شیب پیشانی پنجه تغییر شکل داده و به پایداری می رسد.
کلیدواژگان: مطالعه آزمایشگاهی، موجشکن توده سنگی، پایداری پنجه، پنجه عمیق، پریود موج
-
Pages 1-14
One of the important challenges in the design and construction of planing craft is the occurrence of longitudinal instability at high speeds. Among the methods that can be used to reduce or eliminate these instabilities is the use of hydrofoil stabilizer. In this research, the influence of the dimensions of the hydrofoil stabilizer on the dynamic behavior of the mono-hull planing craft has been investigated. The vessel studied in this research is a planing mono-hull craft, which experimentally has longitudinal instability. The influence of the speed on the effect of porpoising on the planing craft is also studied. The purpose of this study was to analyze the performance of a high-speed planing craft with a hydrofoil stabilizer and determine the best dimensions of the hydrofoil stabilizer. In this research, the parameters of hydrofoil dimensional ratios and middle width ratio in stingray type hydrofoils have been investigated. Each of these parameters is modeled in its position with the help of a CAD software. A computational fluid dynamics solver has been used for the numerical simulation of the problem. In this article, an attempt has been made to understand the importance of each of the design parameters by comparing the results of the simulation and examining the results related to pitch and heave motions of the planing craft. At this stage, in order to check the parameters, the angle of attack is 0 degrees, the depth of the hydrofoil to the transom of the boat is 15 cm, and the longitudinal distance of the hydrofoil from the transom is assumed to be 10 cm. One of the investigated parameters is the width to the chord length ratio of the hydrofoil, which has a fixed cross section. From the comparison of the results between the three ratios of 0.75, 1.33 and 2.083, it was found that at a speed of 30 knots and in a time of 3 seconds, the range of pitch movement has been reduced by 50, 36.6 and 63.3%, respectively, compared to the case without hydrofoil. Therefore, it can be seen that increasing the width to the chord length ratio of the hydrofoil has been effective in reducing the longitudinal instability. Another parameter that was investigated is the middle width of the angular hydrofoil. By comparing the three sizes of 8, 16 and 24 cm for the middle width of the stingray type hydrofoil, it was found that at a speed of 30 knots and in a time of 3 seconds, the range of motion of the pitch diagram has decreased by 63.3, 68.3 and 63.3% respectively compared to the state without hydrofoil. Although the average ratio of 16 cm shows better efficiency; but in general, the change of this parameter did not make a significant difference in the reduction of the longitudinal instability of the boat, and there was a slight difference in the range of the pitch and heave motions between the three cases.
Keywords: Planing Craft, Longitudinal Stability, Hydrofoil Stabilizer, Porpoising, Dynamic Motions -
Pages 15-26
This study simulated long-term sediment transport patterns and shoreline evolutions of Zarabad fishery harbor in Sistan and Baluchestan province using Delft3D software. The model was first calibrated utilizing available field wave and tide data from March 2004 to October 2005 before constructing a groin for the Zarabad port. Calibration parameters included wave and current-related parameters, bed friction, and roughness coefficient. Subsequently, the model was validated using available field data from February 2013 to October 2015, after construction of the groin. With a validated model, the long-term sediment transport was simulated over ten years from October 2014 to October 2024, using input data reduction and coastal 2DH model method. The results indicated that the sediment transport has been effectively reduced. In addition, the progress of the coastline and the change of shoreline angle behind the eastern breakwater of Zarabad port created a stable state. Furthermore, the predicted shoreline evolution suggests minimal sediment transport concerns over the next ten years. Therefore, sediment transport will not pose a significant problem.
Keywords: Sediment Transport, Long-Term Analysis, Delft3d Software, Data Reduction, Zarabad Fishery -
Pages 27-40
With the development of AUVs, accurate calculation of hydrodynamic coefficients in the equations of motion of these vehicles increased significantly, and accurate calculation of hydrodynamic coefficients for predicting maneuverability, dynamic stability, and controller design is of particular importance. One of the effective parameters in the uncertainty of the results obtained from the regression methods for calculating the hydrodynamic coefficients is the clearance between the control surfaces and the body. In this article, to investigate the effect of the clearance on some linear hydrodynamic coefficients of the maneuver, a numerical analysis has been performed on the Suboff benchmark model, and the damping and added mass coefficients have been studied using static and dynamic tests. The vertical clearance of the control surfaces from the body is considered a variable and the analysis has been done at several clearance from the body. The numerical results, after validating with the model results, showed that the hydrodynamic coefficients become independent of the distance between the body and the control surfaces from the distance of 0.06 meters. Also, in the static drift test, with the increase in the clearance of the control surfaces from the body, the hydrodynamic coefficient related to the sway force and the hydrodynamic coefficient related to the yaw moment decrease. However, in the pure sway test, with the increase in the clearance, the hydrodynamic coefficient related to the sway force decreases, and the hydrodynamic coefficient related to the yaw moment first decreases and then increases.
Keywords: Linear Hydrodynamic Coefficients, Clearance, Numerical Simulation, Static Drift Test, Pure Sway Test -
Pages 41-54
One of the most important issues in designing a submarine is calculating its resistance and power. It is still a scientific challenge to calculate and generalize the results from a scaled model to the main vessel. In this study, the effect of the scale in a numerical method on the resistance coefficients of a submarine, including the total, friction and pressure resistance coefficients, has been investigated by numerical simulation method. Also, the accuracy of the results of the existing empirical relationships for calculating submarine resistance coefficients has been evaluated. The SUBOFF submarine model was used to conduct studies. The results show that the existing empirical relationships enable the calculation of the friction coefficient with an error of less than 10%, the pressure coefficient with an error of less than 30%, and the total drag coefficient with an error of less than 8.5%.
Keywords: Scale, Hydrodynamic Coefficient, Under Water Vehicle, SUBOFF, Numerical Investigation -
Pages 55-69
In this article, the role of moorings in the heave and pitch movements of the semi-submersible platform is investigated due to the increasing use of these platforms in deep waters. Improper movements of the platforms can cause instability of the structure and disrupt its performance. In order to analyze the movements of the platform, taking into account the role of moorings, the numerical simulation of Amir-kabir platform with different mooring modes has been performed as a nonlinear analysis in the time domain using Orca-flex software. By examining 52 different mooring compound models in three stages, 5 mooring compound models have been introduced in terms of the motion response of the semi-submersible platform in the heave and pitch. The results show that the independent combination of catenary and tensile moorings, in addition to the overall reduction of the length of the moorings, causes optimal behavior in the heave and pitch movements of the semi-submersible platform.
Keywords: Catenary, Taut Mooring, Semi-Submersible Platform, Optimization Platform Motion Response -
Pages 70-79
The Toe is a structure with the function of supporting the armor layer and preventing scouring of the substrate. Due to the location of the toe under water, the safe design of this layer is important. Experiments have been conducted in order to investigate the parameters of wave period, water depth, nominal stone diameter, toe width and berm height. Based on the results of the experiments, the wave period has a great effect on the stability of the Toe. In the next step, the depth of the water above the Toe is important in the amount of damage caused to the Toe. By increasing the nominal diameter of the Toe stone, no significant reduction in the amount of damage was observed. Decreasing the front slope of the toe from 1:1.5 to 1:3 was a solution to achieve stability. By reducing the front slope, the overall width of the berm increases; Therefore, it was decided to implement the Toe with a front slope of 1:1.5 and the width of the berm to be two nominal diameters. In this case, due to the collision of waves; The front slope of the toe is changed and becomes stable.
Keywords: Rubble Mound, Breakwater, Toe Stability, Wave Period