بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بررسي اثر تغيير پارامترهاي ابعادي بر پايداري شناور SWATH
چکيده :
يکي از ويژگيهاي مهم شناور SAWTH داشتن تعادل بالا و پايدار مناسب در درياي متلاطم است . SWATH درواقع به نوعي شناور دوبدنه اي شبيه به کاتاماران اطلاق مي شود و در گروه شناور جابجايي مي باشد. هدف ما از اين مقاله تحليل تاثير پارامترهاي هندسي مختلف بدنه بر روي نمودار پايداري استاتيکي شناور (GZ) جهت افزايش پايداري عرضي آن مي باشد . بدين منظور ابتدا با تعيين ابعاد شناور مورد نظر از طريق اطلاعات آماري و روابط تجربي موجود به طراحي شناور در نرم افزار Auto Ship پرداخته شده است سپس با استخراج نمودار پايداري استاتيکي ،آناليز هيدرواستاتيکي شناور انجام شده است .
کلمات کليدي : swath ، نمودار پايداري استاتيکي ، استاندارد IMO
مقدمه :
همانطور که مي دانيم پايداري شناور به گشتاور ايجاد شده توسط نيروي وزن (موثر در مرکز ثقـل ) و نيـروي بويانـسي (موثر در مرکز بويانسي ) بستگي دارد . از آنجائيکه نيروي وزن در تمامي زواياي غلتش ثابت فرض مي شود ، لذا گشتاور فوق بستگي به فاصله اين نيروها دارد . (فاصله بين G و نقطه اي مانند Z که در امتداد نيروي بويانسي گذرنده از B قرار دارد.) بنابراين مقدار بازوي برگرداننده GZ در زواياي مختلف مي تواند مشخصه پايداري يک شناور محسوب شود لـذا جهت بررسي پايداري يک شناور تغييرات GZ بر حسب زوايايي غلتش ( منحني GZ ) معياري صـحيح و مطلـوب بـه
شمار مي آيد . از جمله مشخصات نمودار GZ جهت بررسي پايداري يک شناور مي توان به موارد زير اشاره کرد :
. شيب اوليه نمودار GZ که تعيين کننده پايداري اوليه شناور مي باشد . . محدوده پايداري که تعيين کننده حداکثر زاويه پايداري استاتيکي شناور است .
. سطح زير نمودار که بيانگر پايداري ديناميکي شناور مي باشد .
. ماکزيمم مقدار GZ که بيشترين ممان برگرداننده شناور را نشان مي دهد .
از طرفي طراح مي تواند با تغيير در فرم هندسي و ابعاد شناور و چيدماني اقلام وزني ميزان پايداري را بـا افـزايش هـر خصوصيت نمودار GZ بهبود ببخشد . شناور SWATH داراي حداقل دو بدنه موازي به شکل پانتون بيضيگون بـه نـام
GANDOLA در زير آب است که تامين کننده بويانسي مورد نياز شناور مي باشد . هر يک از GANDOLA بوسـيله ستون STRUT به بدنه اصلي بر روي آب متصل مي شود . همچنين در محل اتصال STRUT با بدنـه روي آب سـازه اي به نام ماهيچه HAUNCH وجود دارد که ذخيره بويانسي مورد نياز را تامين مي کند به طوريکه در هنگام غلـتش شناور با ورود ماهيچه به درون آب ، با افزايش ناگهاني سطح آبخور موجب افزايش پايداري شناور مي شود .
شکل ١- اجزاي بدنه swath
به طور کلي سه هدف مهم طراحان براي طراحي فرم بدنه شناورها به صورت SWATH را مي توان به صورت زير بيان
کرد :
.1 کاهش حرکت نوساني Heave ،Roll ،Pitch شناور در ضمن حفظ سرعت بالا به منظور کاهش مشکلات
دريازدگي .
٢. طراحي هيدروديناميکي بهينه تر جهت کاهش مقاومت موج سازي و افزايش سرعت شناور .
٣. افزايش پايداري شناور در امواج به خاطر ايجاد نيروي هيدروديناميکي بدنه هاي زير آب .
بنابراين با توجه به مزيت هايي که اين نوع از فرم بدنه ها ايجاد مي کنند بسياري از دست اندرکاران حوزه دريايي از اين شناور در زمينه هاي مختلفي از جمله مسافربري ، تفريحي ، کاربرد هاي تحقيقاتي ، کاربردهاي خدماتي و نظامي استفاده مي کنند .
نحوه استخراج منحني GZ شناور :
در ابتدا با توجه به اطلاعات آماري موجود ، ابعاد اصلي شناور را با در نظر گرفتن يک وزن جابجايي مشخص استخراج شده است و سپس در محيط نرم افزار Auto Ship بدنه اصلي شناور (بدون تجهيزات ) طراحي شده است . و سپس ازطريق غلتش شناور طراحي شده در زواياي غلتش مختلف و در نظر گرفتن مقدار نمودار GZ شناور استخراج شده است .
شکل ٢- نحوه استخراج GZ به کمک غلتش شناور 100
شکل ٣- شناور طراحي شده در AUTO SHIP 101
شکل ٤ - منحني پايداري استاتيکي شناور
و نيز الزامات استاندارد IMO را در اين محيط مي توان بر روي نمودار GZ شناور اعمال کرد که در زير مشاهده مي شود
تاثير ابعاد و فرم بدنه بر روي پايداري شناور :
همان طور که مي دانيم يک طراح مي تواند با داشتن فرم بدنه و شرايط باري مشخصات پايداري شناور را ارزيابي کنـد و از طرفي هم کمتر پيش مي آيد کخ تمام ملزومات پايداري در همان انتخاب اول فرم بدنه ارضا شود . مثلا در يک شـرايط خاص پايداري اوليه ، ماکزيمم مقدار GZ ، محدوده پايداري و ... مي تواند خيلي بزرگ و يا خيلي کوچک باشد و يا ممکـن است يک مشخصه به تنهايي نياز به اصلاح داشته باشد . بنابراين يک طراح بايستي در طي يک فرآيند سعي و خطا در هر مرحله از تغييرات ، دوباره مشخصات پايداري شناور را ارزيابي کند . لذا با توجه به گسترش تعداد داده هـاي پايـداري در مراحل مختلف تغييرات تنها به کمک محاسبات کامپيوتري و نرم افزار مي توان به يک نتيجه مطلوب رسيد . اما بـه طـور کلي براي کوتاه کردن دامنه محاسبات مي توان با تغيير هر يک از ابعاد بدنه به يک سري از نتايج کلي دست يافت .بـدين منظوربا ثابت فرض کردن جابجاي شناور،بر روي هر يک از پارامترها ي بدنـه حـدود ٢٠ درصـد تغييـرات اعمـال شـده است ،سپس با رسم دوباره نمودارGZ،اثر اين تغييرات بر روي پايداري شناور مورد تحليل قرار گرفته شده است .
تاثير عرض بر روي نمودار GZ :
يکي از پارامترهايي که طراح مي تواند با تغيير آن مشخصات پايداري را بهبود ببخشد ، عرض بدنه شناور مي باشد . در واقع همان طور که در نمودار مشاهده مي شود افزايش عرض بيشترين تاثير را روي مشخصات پايداري شناور دارد .لذا طبق رابطه مي توان با افزايش عرض شناور به خوبي تمام مشخصات پايداري شناور را افزايش داد (شکل ٥).
