بخشی از مقاله
چکیده
شناور در طول عمر خود تحت شرایط مختلف دریایی قرار میگیرد که این شرایط نیروهاي متفاوتی را به سازه شناور وارد میکنند. زمانی که شناور در حالت صدمهدیده قرار دارد، نیروهاي وارد بر آن با حالت سالم متفاوت خواهد بود. این موضوع براي شناورهاي سهبدنه با توجه به خاص بودن هندسه آنها، نسبت به شناورهاي تکبدنه متفاوت خواهد بود.
در این مقاله به بررسی استحکام طولی شناور سهبدنه در حالت سالم و تحت سناریوهاي مختلف آسیب پرداخته شده است . براي تمامی سناریوها موج با سه زاویه مختلف به شناور برخورد میکند. نتایج حاصل نشان میدهد زمانی که صدمه دیدگی در ناحیه میانی شناور میباشد، گشتاور خمشی درحالت برخورد موج از روبرو به میزان بیش از دو برابر شرایط سالم به سازه شناور وارد میشود.
-1 مقدمه
در محیط نامعین دریا همواره شرایطی به وقوع میپیوندد که براي طراحان سازه کشتی ناشناخته بوده و خطرات جانی و مالی فراوانی براي صاحبان شناورها و کاربران به بار میآورد. بنابراین طراحان غالباً به دنبال طراحی سازه شناور بر اساس بدترین وضعیت بارگذاري میباشند، بارگذاريهایی که بیشینه نیروها را بر سازه شناور وارد مینماید. لذا پیشبینی بارهاي وارده بر شناور از جمله فعالیتهاي مهم براي طراحان سازهاي میباشد. از جمله بارهاي ناشناخته و یا کمتر شناخته شده بر سازه شناور، بارهاي وارد بر شناور در حالت آسیبدیده میباشد. همچنین براي طراحی سازهاي علاوه بر حالت سالم، حالتهاي آسیبدیدگی نیز باید در نظر گرفته شود.
در سالهاي اخیر پیشبینی بارهاي وارده بر شناور در دو حالت سالم و آسیبدیده یکی از زمینههاي مهم از منظر هیدرودینامیکی بوده است. بنابراین تحقیقات تحلیلی، آزمایشگاهی و عددي مختلفی در این زمینه صورت گرفته که بیشتر آنها براي شناورهاي تکبدنه بوده است. تحقیقات انجام شده عمدتاً براي حالتهاي سالم بوده است و براي حالتهاي صدمه دیده کارهاي کمی صورت گرفته است.
چن و همکارانش - 2001 - به پیشبینی نیروهاي وارده بر شناور 1Ro-Ro با استفاده از روش شبهغیرخطی در دامنه زمان و نتایج تست مدل پرداختهاند.[1] سانتوس و همکارانش - 2002 - ثابت نمودند که علاوه بر دامنه فرکانسی، تحلیلهاي عددي حرکت شناور آسیبدیده می-تواند در دامنه زمان نیز انجام شود.[2] حرکت دامنه بزرگ2 شناور Ro-Ro در امواج منظم با زاویه برخورد 45 درجه نسبت به سینه شناور در دو حالت سالم و آسیبدیده با استفاده از روش عددي غیرخطی در دامنه زمان توسط چن و همکارانش انجام شده است.
شناورهاي سهبدنه به دلیل تفاوتهایش با شناورهاي تکبدنه، رفتار متفاوتی در حالت آسیبدیده از خود نشان میدهند. در این مقاله به بررسی استحکام طولی شناور سهبدنه در شرایط آسیبدیده پرداخته میشود. در تمامی این حالات طول موج برابر طول کشتی و با زوایاي برخورد 90، 135و 180 درجه به شناور فرض شده است.
-2 مشخصات شناور
شناورهاي سهبدنه با ویژگی عمومی پایداري عرضی و دریامانی بهتر نسبت به شناورهاي تکبدنه مورد استقبال طراحان قرار میباشد. اما از منظر سازه و هیدرودینامیک تفاوتها و پیچیدگیهایی نسبت به شناورهاي تکبدنه دارند . در این مقاله یک نمونه شناور سهبدنه بررسی شده که طراحی سازهاي آن به کمک آییننامه لویدز - شناورهاي سهبدنه - انجام شده است.
-1-2 هندسه
مشخصات ابعادي شناور تحت مطالعه در جدول -1 مشخصات شناور مشاهده میشود. همچنین شکل 1 خطوط بدنه شناور سهبدنه را نشان میدهد.
جدول -1 مشخصات شناور
شکل -1 خطوط بدنه شناور سهبدنه
-2-2 روش تحلیل
تحلیل استحکام طولی سازهاي به کمک کد المان محدود نرمافزار ماسترو3 انجام شده است. این نرمافزار قابلیت مدلسازي و تحلیل سازههاي دریایی نظیر کشتی و سکو را دارا میباشد. نرم افزار ماسترو به منظور مدلسازي موج بر روي سطح خارجی شناور از روش پنل استفاده میکند. روش حل پنل یک روش عددي براي جریان پتانسیل حول بدنه، بر پایه قضیه انتگرال گرین میباشد. تابع پتانسیل را میتوان به صورت زیر بیان نمود:
جاییکه سرعت پیشروي ،U، معرف جریان پایدار و φ توزیع پتانسیل بر روي بدنه در جریان پایدار میباشد. تابع پتانسیل به صورت زیر ارائه میشود که n⃗= - nx,ny,nz - بردار نرمال واحد بر روي سطح میباشد. رابطه - 2 - را میتوان بر اساس توزیع پتانسیل ، φ، بازنویسی نمود که به عنوان توزیع چشمه روي سطح شناخته میشود.
پتانسیل نقطه P - x,y,z - در فضا، منتجه از چشمه واقع در نقطه q - ξ,η,-δ - روي سطح برابر 1/r - p,q - است که r - p,q - فاصله نقاط p و q میباشد. نقطه q1 - ξ,η,-δ - متقارن نقطه q بر روي صفحه آبخور و r1 - p,q1 - فاصله میان نقاط p و q1 میباشد.
بر اساس سطوح مرزي، معادله انتگرالی چشمه ،σ، به صورت زیر ارائه میشود:
این معادله براي σ حل شده است. پتانسیل در هر نقطهاي را میتوان به صورت معادله - 2-2 - بیان نمود. اجزاي سرعت در هر نقطه جریان به صورت زیر بیان میشود:
شکل 2 نماي سه بعدي مدل مشبندي شده در نرمافزار ماسترو را نشان میدهد.
