بخشی از مقاله
چکیده
حرکات شناور در هنگام مانور بهعنوان یکی از پیچیدهترین مباحث هیدرودینامیکی مطرح هست. این حرکات توأم با پدیدههای غیرخطی بوده و ازاینرو مدلسازی آنها با پیچیدگیهای فراوانی همراه است. حل تحلیلی معادلات حاکم بر چنین جریانی امکانپذیر نبوده و از طرفی اندازهگیریهای آزمایشگاهی نیز با هزینههای بالایی روبهرو هستند.
همچنین در این حالت زمان قابلتوجهی نیز برای بررسی اثر تغییر شرایط محیطی و طراحی موردنیاز است. در این مقاله با استفاده از نرمافزار آباکوس1 و انتخاب مدل سهبعدی فرودگاه شناور به بررسی تغییرات تنش و کرنش و تسلیم در نقطه الاستیک پرداختهشده است، نرمافزار فوق ابزار مناسبی برای پیشبینی مانور شناور بوده و میتواند هم در مراحل طراحی و هم در هنگام بهرهبرداری از شناور، مورداستفاده قرار گیرد.
مقدمه
در این مقاله اثر موج بر روی بدنه فرودگاه شناور موردبررسی قرار می گیرد. بدین منظور مدل سه بعدی شناور با استفاده از مقالات آمده در ادبیات تحقیق و عکسهای موجود استخراجشده است. ذکر این نکته مهم است که این مدل یک مدل تقریبی بر اساس اطلاعات جمع آوری شده است. چون بهطورمعمول شرکتهای سازنده اطلاعات دقیقی در مورد سازههای ساخته شده خود ارائه نمی دهند.
ازآنجاکه ساخت سازه های عظیم شناور مانند فرودگاه های شناور از حساسیت خاصی برخوردار است در این مقاله به بررسی اثرات موج بر روی این سازه ها پرداخته شده و در ادامه مدل به دستآمده وارد نرمافزار المان محدود آباکوس شده و حرکت موج روی بدنه شناور و تنشهای اتفاق افتاده ناشی از نیروهای آب روی بدنه آن موردبررسی قرار میگیرد. در ادامه در مورد نحوه به دست آوردن مدل سهبعدی این شناور توضیح داده میشود.
تئوری و پیشینه تحقیق
با توجه به مطالعات انجامشده توسط واتانابه و همکارانش سازههای شناور بسیار بزرگ1 به دودسته تقسیم میشوند .[1] دسته اول نیمه شناورها و دسته دوم پلهای موقت نظامی هستند. سازههای نیمه شناور که قسمت عرشه آنها بالاتر از سطح دریا بوده و بر روی آب شناور هستند. بهمنظور حمایت از این سازهها از ستونهای که داخل آب قرار داشته و به زمین متصل شدهاند استفاده میشود. در دریاهای عمیق که دارای موجهای بلندی هستند بهتر است بهمنظور کاهش اثر موج بر روی سازه شناور از سازههای نیمه شناور استفاده شود.
دسته دوم شناورهای بسیار بزرگ که پلهای موقت نظامی هستند، دارای ساختار بسیار سادهای بهصورت جعبه میباشند معمولاً برای آبهای آرام مناسب هستند. دانشمندان ژاپنیمعمولاً به این سازهها مگا شناور2 میگویند. یک نوع از مگا شناورها وجود دارد که دارای عرض بزرگی نسبت به ارتفاع میباشند. با توجه به ارتفاع کمی که این سازهها دارند دارای سختی خمشی بسیار کمی هستند و همانند یک صفحه شناور بر روی آب میباشند.
پارامترهای هندسی فرودگاه شناور
هدف از این پژوهش بررسی فرودگاه شناور تحت بارهای فشاریمخصوصاً انواع موجهای وارد بر بدنه میباشد. برای این منظور مدل مدنظر با استفاده از نرمافزار المان محدود آباکوس مورد تحلیل و بررسی قرار میگیرد. ذکر این نکته حائز اهمیت است که مدل بهدستآمده از فصل قبل بر پایه Shell و Wire میباشد به همین دلیل میتوان برای سطوح هر نوع ضخامت و برای سیمها هر نوع مقطعی تعریف کرد. این یک مزیت خیلی خوب در این مدل میباشد. مدل بهدستآمده در این پژوهش بر پایه اندازههای واقعی یک فرودگاه شناور است که شماتیک این شناور در شکل - 2 - نشان دادهشده است.
شکل - 3 - مدل سهبعدی پایهای که شناور بر روی آن سوار میشود نشان دادهشده است. این پایه میتوان هر سطح مقطع و هراندازهای داشته باشد در این شکل یک حالت خاص از این پایه که دارای سطح مقطع دایرهای است نشان دادهشده است. این شناور دارای 7 پایه است. هدف از قرار دادن پایهها جلوگیری از حرکت شناور با موج میباشد و تنها قسمت کوچکی از وزن شناور را تحمل میکند. این شناور طوری طراحیشده است که بتواند با نیروی شناوری ناشی از بدنه بهراحتی روی آب بماند. تصویر نمونه واقعی پایه شناور در شکل - 3 - قابلمشاهده است. در حقیقت شکل این پایه از تصویر واقعی پایه شناور استخراجشده است.
