بخشی از مقاله
چکیده
یکی از روشهای متداول نسبتاً جدید به آباندازی - و از آبگیری - شناورها، سیستم سینکرولیفت است که به آن آسانسور کشتی نیز میگویند. یکی از مهمترین پارامترها در طراحی و عملکرد سینکرولیفت ظرفیت بالابری آن استکه معمولاً بصورت اسمی و کلی، بدون در نظر گرفتن مشخصات ویژهای برای شناور طرح بیان میگردد. ظرفیت بالابری سینکرولیفت تابع متغیرهای مختلفی از جمله ابعاد شناور، ظرفیت و فواصل وینچها، ظرفیت و انعطافپذیری پلتفرم و سازهی نگهدارندهی وینچها میباشد.
در مقالهی حاضر ابتدا مروری بر نحوهی تعیین ظرفیت سینکرولیفت با تأکید بر ظرفیت وینچها انجام گرفته و برای یک سیستم نمونه، به طور کامل تحلیل ظرفیت صورت پذیرفته است. سپس روشی ابتکاری معرفی میگردد تا در صورت در اختیار داشتن جزئیات ویژهای از شناور بهرهبردار، امکان یا عدم امکان بالا کشیدن آن توسط سینکرولیفت، با قطعیت مشخص گردد. اساس روش ابتکاری، تعیین خط تأثیر وینچهای نصب شده - با تنها یک بار تحلیل سازهی پلتفرم - است. قابلیت روش در قالب یک مثال کاربردی و با در نظر گرفتن مشخصات یک شناور فرضی مورد بررسی قرار گرفته است.
مقدمه
در فرآیندهای ساخت، تعمیر و نگهداری شناورها، سازههای به آب اندازی - یا از آب گیری - برای انتقال شناورها از دریا به یاردهای ساخت و تعمیر و بالعکس مورد استفاده قرار میگیرند. یکی از جدیدترین روشهای از آبگیری شناورها، سیستم سینکرولیفت است که به آن آسانسور کشتی نیز میگویند. در حالت کلی، سینکرولیفت یک آسانسور بزرگ دریایی است که میتواند بین تراز یارد - محوطه تعمیر - و تراز نزدیک بستر دریا بالا و پایین برود و کشتی را به آب انداخته و یا از آب بگیرد . [1] برای اولین بار، سیستم سینکرولیفت در اواسط دهه 1950 توسط ریموند پیرسون ابداع شد. سینکرولیفتها در حال حاضر و در ابعاد بزرگ قادرند حتی تا تناژهای 100000 تن را هم جابجا کنند که این موضوع باعث شده است تا حوضچههای خشک سنتی کم کم جای خود را به این سیستم بدهند.
به لحاظ سازهای و عملکردی، یک سینکرولیفت متشکل از یک سکوی - پلتفرم - بالابر است که توسط تعدادی کابل از دو طرف، بصورت معلق در آب قرار داده شده است. این سکو توسط سیستم بالابر بصورت عمودی در آب بالا و پایین میرود. سیتم بالابر درواقع مجموعهای از وینچها است که از نظر تعداد، به طور مساوی بین دو طرف پلتفرم توزیع شده و بصورت هماهنگ با هم کار میکنند. در حقیقت با هماهنگسازی این وینچها است که مجموعه پلتفرم بصورت کاملاً یکنواخت بالا و پایین میرود و در نهایت در پلان افقی، یک تراز یکسان در سراسر نقاط پلتفرم تأمین میگردد2]،1 .[ در تصویر شکل 1 شمای کلی از مقطع یک سیستم سینکرولیفت دیده میشود. از المانهای مهم دیگر این سیستم، سیستم فونداسیون و یا به عبارت دیگر، تکیهگاههای اجزا بالابر هستند که معمولاً یا بصورت شمعهای مجزا هستند و یا از اسکلهی موجود بعنوان تکیهگاه استفاده میشود.
با توجه به اهمیت دریا در اقتصاد کشور، اهمیت توسعه سازهها و تجهیزات دریایی در بخشهای گوناگون از جمله صنعت کشتیسازی بر کسی پوشیده نیست. در صنعت کشتیسازی، یکی بخشهای مهم و درآمدزا، مجتمعهای ساخت و تعمیر شناور است. از طرفی، با افزایش تعداد شناورها با ابعاد و اوزان مختلف، بازدیدهای دورهای از سوی مؤسسات ردهبندی، تعمیرات ناشی از حوادث گوناگون دریایی از جمله تصادم دریایی با شناورهای دیگر و یا ناهمواریهای بستر دریا و یا به گل نشستن شناور، ضرورت ایجاد ساختگاههایی برای ارائه خدمات تعمیر و بازدید از شناورها بیش از پیش احساس میشود.
[3] بنابراین، استفاده از تجهیزات مرتبط با تعمیر شناورها و انتخاب سیستمهای مناسب به آب اندازی و خارج کردن شناوها از اهمیت بسزایی برخوردار است و در شرایطی که تردد شناورها در یاردهای تعمیر به طرز چشمگیری افزایش پیدا کرده نیاز به سیستمهایی است که در کمترین زمان ممکن و با کمترین محدودیت این مهم را انجام دهد. با توجه به شناخت از ابزار سینکرولیفت و قابلیتهای آن، این سیستم برای کاربری در عملیات ذکر شده بسیار مناسب ارزیابی میگردد .[3]
شکل :1 مقطع عرضی یک سینکرولیفت [2]
از عواملیکه مستقیماٌ با ظرفیت صنایع ساخت و تعمیر کشتی به لحاظ حداکثر تناژ ساخت و یا تعمیر در ارتباط است، ظرفیت سازههای به آب اندازی موجود در این صنایع است که در حقیقت یکی از فاکتورهای محدود کننده به حساب میآید. تعیین ظرفیت و همچنین تدقیق آن برای پذیرش انواع مختلف شناور بصورت ایمن - بدون ایجاد خرابی در تجهیزات سینکرولیفت - از اهمیت بالایی برخوردار است و بهرهبردار بایستی بتواند شناورهای غیرمجاز را تشخیص داده تا از صدمات وارده و یا مخاطرات بالقوه در فرآیند از آبگیری جلوگیری نماید. در تحقیق حاضر، نحوهی تعیین ظرفیت سینکرولیفت با توجه به معیارهای آییننامهای مورد بررسی قرار گرفته و سپس با تحلیل دقیقتر ضریب توزیع، روشی ابتکاری و کاربردی برای بررسی امکان قرارگیری یا عدم قرارگیری یک شناور خاص با در دست داشتن مشخصات دقیق آن بویژه توزیع جرم، معرفی میگردد که اساس آن یک بار تحلیل سازه و تعیین خطوط تأثیر وینچها میباشد.
ظرفیت بالابری سینکرولیفت - بر اساس مراجع - [6-4]
ظرفیت بالابری سینکرولیفت با استفاده از تعریف مفاهیمی همچون حداکثر بار گسترده - MDL - 1، حداکثر ظرفیت بالابری - MLC - 2 و ظرفیت بالابری اسمی - NLC - 3 تعریف میشود. حداکثر بار گسترده برابر است با حداکثر بار گستردهای بر حسب ton/meter که بدون حضور باد میتواند روی خط مرکزی پلتفرم و یا روی خطوط معین شده برای سیستم انتقال - گهواره - در تمام طول داک - طول قابل استفاده از پلتفرم برای قرارگیری شناور - قرار بگیرد و از رابطهی زیر به دست میآید. - × - 1 - فاصلهی بین وینجها - - /ظرفیت یک جفت وینچ منهای بار مرده داک در طول مؤثر این جفت وینچ - MDL = حداکثر ظرفیت بالابری برابر است با حداکثر بار تئوریک بر حسب ton که میتواند بدون حضور باد توسط سیستم سینکرولیفت بالا کشیده شود و از رابطهی زیر به دست میآید:
- 2 - حداکثر طول مؤثر داک MLC MDL
در شرایط بلوکگذاری مستقیم - شرایطی که بلوکهای نگهدارنده مستقیماٌ روی پلتفرم مینشینند - طول مؤثر برابر است با فاصلهی کلی بین بالابرها بعلاوه طول طرههای انتهایی که طول این طرهها نباید از نصف فاصله بین دو وینج متوالی بیشتر باشد. در شرایطی که بلوکها روی گهوارههای انتقال قرار میگیرند طول مؤثر از مقدار فوق کمتر خواهد بود و برابر است با تعداد گهوارهها ضربدر فاصلهی آنها. ظرفیت بالابری اسمی به صورت ماکزیمم تناژ یک شناور معمولی می باشد که می توان این شناور را بر روی داک مورد نظر بلند کرد بدون اینکه در هیچ نقطهای از ساز، نیروی وارده از ظرفیت بیشتر نگردد و به صورت زیر محاسبه می شود: × - 3 - ضریب توزیع× حداکثر طول مؤثر داکNLC=MDL × ضریب توزیع برای اعمال اثرات دینامیکی بار و نیز توزیع ناهمگن جرم شناور بکار میرود تا بوسیلهی آن اطمینان حاصل شود که در هیچ نقطهای بار وارده از حداکثر بار گسترده فراتر نخواهد رفت. ضرایب زیر معمولاً در صورت نبود آنالیزهای دقیقتر توسط آییننامهها پیشنهاد میگردند:
الف - در پلتفرمهای با اتصال مفصلی - نبود سختی خمشی در امتداد طولی داک - که مجهز به بلوکهای متداول یا ارابه میباشند برابر . 0/67 ب - در سایر موارد - پلتفرمهای با اتصال گیردار - صلب - و یا پلتفرمهای با اتصال مفصلی ولی مجهز به ارابه انعطافپذیر - برابر .0/83 هدف از تعریف NCL ارائهی یک دستورالعمل بهرهبرداری برای استفاده از پلتفرم در شرایط استفاده برای شناورهای معمولی - متداول مونوهال - 4 و در شرایطی است که توزیع جرم شناور مورد نظر نامشخص باشد. بدیهی است، نمیتوان این عدد را برای تمامی انواع شناورها تجویز کرد و چه بسا برای برخی شناورها - کهتوزیع جرم نسبتاً یکنواختی در طول دارند - دست پایین و برای برخی دیگر - که تمرکز جرم بالایی در بعضی نقاط خود دارند - دست بالا باشد. مسئلهی دیگر بحث طول شناور است. ممکن است طول یک شناور از طول مؤثر داک کمتر بوده ولی تناژ آن نزدیک به NLC باشد که در اینصورت ممکن است نتواند روی پلتفرم قرار بگیرد.
بنابراین برای تدقیق عدد ظرفیت نیاز به نگاه جزئیتر به وضعیت سازه و تحلیل دقیقتر آن برای شرایط مختلف و محتمل بارگذاری - شناور - است که از اهداف اصلی این مقاله میباشد. شایان ذکر است که بررسی ظرفیت کلی سیستم سینکرولیفت منوط به بررسی ظرفیت سازهای پلتفرم - ظرفیت تیرهای طولی و عرضی پلتفرم - و نیز ظرفیت سازهی نگهدارندهی وینچها - ظرفیت باربری شمع و یا اسکلهی موجود - نیز میباشد و ممکن است موارد مذکور تعیین کننده و محدود کننده باشند. البته معمولاً این اتفاق نمیافتد، چرا که اجازهی ارتقاء سازه و یا امکان تعمیرات جزئی ناشی از برخی بارگذاریهای نامتداول را کم میکند. در تحقیق حاضر، فرض میشود مواردی همچون ظرفیت سازهای پلتفرم و همچنین ظرفیت سازهی نگهدارنده کنترل کننده نخواهد بود و صرفاً ظرفیت وینچها ملاک تعیین ظرفیت هستند.
تحلیل ظرفیت سینکرولیفت
مشخصات سیستم نمونه و تعیین ظرفیت اسمی
در تحقیق حاضر از یک سینکرولیفت نمونه برای تحلیل استفاده شده است. ساختمان سازه بالابر سینکرولیفت دارای هفت شاهتیر عرضی اصلی است که به وسیله دو شاهتیر ریلی در میانه و دو تیر طولی در کنارهها به یکدیگر متصل میشوند. تیرهای طولی کناری نیز به وسیله تعدادی تیرچه عرضی به طور متوالی و منظم به یکدیگر ارتباط پیدا میکنند. طول کلی سازه برابر 92 متر و ارتفاع برابر 2/6 متر است. فاصله ی بین تیرهای عرضی 13/5 متر است. بار مرده پلتفرم نیز 4/8 تن بر متر در نظر گرفته شده است. ظرفیت وینچها - دو سر هر تیر اصلی - 250 تن فرض میشود. در شکل 2 نمای کلی از سازه پلتفرم نمایش داده شده است.
شکل :2 نمای کلی سازه پلتفرم سینکرولیفت
با توجه به مفروضات فوقالذکر، بار گستردهی حداکثر بصورت زیر محاسبه خواهد شد. برای محاسبه ظرفیت اسمی نیاز به برآورد ضریب توزیع و طول مؤثر پلتفرم است. با توجه به اتصالات خمشی در طول تیر ضریب توزیع برابر 0/83 انتخاب میشود و طول مؤثر داک نیز برابر 92 متر میباشد و از آنجا که از فاصلهی بین وینچ ابتدا و انتها به علاوه نصف فاصله دو وینچ متوالی در هر دو انتها کمتر است، لذا مورد قبول میباشد. بنابراین داریم:
