بخشی از مقاله
چکیده
کاربرد سازه های شناور بسیار بزرگ به دلایل زیست محیطی، ارزانتر بودن و سرعت در اجرا به صورت قابل ملاحظه ای گسترش یافته است. این سازه ها به وسیله نیروی شناوری روی آب شناور میمانند. گام نخست جهت ساخت این سازه ها آنالیز هیدرودینامیکی و هیدروالاستیکی آنها است.. در تحقیق حاضر سازه پانتونی با استفاده از تئوری پتانسیل سرعت وروش تفاضل محدود در حوزه فرکانس و زمان به وسیله نرم افزار ANSYS AQWA آنالیز هیدرودینامیکی گردیده است.
سازه های شناور به علت بزرگی ابعاد، باید درچند قطعه ساخته و روی آب به هم متصل شوند. اتصال دوسازه روی آب مستلزم طرح و اجرای یک اتصال مناسب است. نوع اتصال با توجه به شرایط محیطی وملاحظات اقتصادی تعیین می شود. از این رو اجرای اتصالات در سازه های شناور امر مهمی است. سازه مورد بحث از پنج قطعه تشکیل شده است. با استفاده از کانتور فشار سازه، محل بحرانی مشخص شده و برای آن سه اتصال طراحی شده است. در هر نقطه اتصال به صورت صلب و مفصلی طراحی و با یکدیگر مقایسه شده است. طول هر اتصال 6/95 متر در نظر گرفته شده است. با توجه به نیرو های بدست آمده اتصال صلب در وسط به صورت دستی طرح گردیده است.
مقدمه
پیشرفت های بشر در زمینه مهندسی بهره برداری از دریا را یکی از مباحث مهم دنیا کرده است. سازه های بسیار بزرگ شناور راهی نوین برای بهره برداری از دریا هستند. طراحی وتکنولوژی ساخت این سازه ها امری حائز اهمیت است.
سازه های شناور
سازه های بسیار بزرگ شناور زمین مصنوعی ساخته شده به دست انسان هستند. رفتار آنها شبیه به یک ورق بزرگ آرمیده روی آب است. این سازه ها به دو صورت پانتون و نیمه شناور دسته بندی می شوند. سازه های نیمه شناور - - semi-submersible بر روی ستون های لوله ای مستقر بوده و برای استقرار در محل هایی با موج های عظیم مناسب می باشند .
از سوی دیگر پانتون ها - - pontoon برای استقرار در محیط های آرام مثل تالاب ها و بندار مناسب هستند. ساخت این سازه ها برای اولین بار در سال 1920 توسط شخصی به نام ادوارد آرمسترانگ معرفی شد. وی در نظر داشت فرودگاه شناوری برای هواپیماهای درحال پرواز بر روی اقیانوس بسازد. این کار به علت پرواز یکسره ی نیویورک-پاریس در سال 1927 انجام نشد . در جنگ جهانی دوم نیروی دریایی ارتش آمریکا با استفاده از همین دیدگاه اقدام به ساخت پانتونی به ابعاد 552*83*1,5 مت ، جهت عرشه پرواز کرد. انگلیس نیز چیزی مشابه همین سازه را با ضخامت 0,5 متر ساخت.
در سال 1970 تکنولوژی این سازه ها با ساخت فرودگاه شناور کانسای و نمایشگاه بین المللی اقیانوس اوکینا درژاپن احیا شد. این تکنولوژی با اجرای ابر شناوری در ساحل توکیو در سال 2001 به اوج شکوفایی رسید. طرح و ساخت شناورهای عظیم مستلزم تفهیم رفتار هیدرو الاستیک، طراحی سیستم مهاربندی - پهلوگیری - ، طراحی سیستم اتصال، عایقکاری واثرات آن بر کیفیت آب واکوسیستم است. مزایای زیادی می توان برای این سازه ها بر شمرد . این سازه ها سازگار با محیط زیست هستند،آسیبی به اکو سیستم دریا نمی زنند واختلالی در رژیم جریان ایجاد نمی کنند. ساخت آنها سریع و آسان است و به راحتی میتوان آنها را برچید یا گسترش داد که از مزایای منحصربه فرد این سازه ها می باشد.
شکل .1 انواع سازه های شناور
تئوری پتانسیل
با فرض برقراری حرکت غیر چرخشی در سیال تراکم ناپذیر، یک تابع پتانسیل سرعت وجود دارد که میبایست معادله پیوستگی را به صورت زیر ارضاء نماید:
معادله بالا، معادله لاپلاس میباشد و حلهای مختلفی برای آن وجود دارد. بنابراین لازم است فقط حلهایی انتخاب شوند که برای حرکت امواج آب قابل کاربرد هستند
شرایط مرزی
جهت حل معادله فوق نیاز به تابع پتانسیل سرعت - [ ' \' ] ; W - می باشد. ابتدا باید گرادیان های سرعت در راستای y , x را از معادله برنولی استخراج نمود ودر تابع پتانسیل جایگذاری نمود. معادله برنولی برای جریان غیر چرخشی غیر پایدار به صورت زیر میباشد.
که g شتاب ثقل، p فشار، u وw گرادیان های سرعت و چگالی سیال میباشد. در سطح که فشار صفر است، شرایط دینامیکی سطح به صورت زیر تبدیل میشود:
شرایط مرزی سینماتیکی و دینامیکی در سطح آزاد آب خطی شده و در خط ایستایی به جای سطح آب مجهول بکار برده میشود.
با توجه به معادله وشرایط مرزی بیان شده در بالا پتانسیل سرعت را به صورت زیر ارائه میدهیم.
اما اگر ارتفاع موج نسبت به طول موج بسیار کوچک باشد شرایط مرزی سطح آزاد به صورت زیر تعریف می شود
