مهندسی دریا
سال:1397 | دوره:14 | شماره:27 |تعداد مقالات:10

کوبش سینه که موجب اثرات منطقه ای و کلی بر شناور می گردد نقش مهمی در طراحی سازه ای شناور دارد. در این مقاله اثرات کلی کوبش سینه شناور بر سطح آب که ویپینگ2 نامیده می شود با در نظر گرفتن هیدروالاستیسیته بررسی خواهد شد. بدین منظور با در نظر گرفتن سیال ایده آل، غیر ویسکوز و تراکم ناپذیر نیروهای ناشی از پدیده کوبش تعیین می شوند. پس از انتخاب مدل تیر مناسب، معادله ارتعاشی تیر کشتی به منظور توصیف تاثیرات عمومی هیدروالاستیک استخراج می گردد. از آنجاییکه در استخراج معادله ارتعاشی تیر، هیدروالاستیسیته مورد توجه قرار گرفته است حل معادله ارتعاشی تیر به تحلیل هیدروالاستیکی پدیده کوبش می انجامد. برای حل معادله ارتعاشی از دینامیک سیالات محاسباتی و روش تفاضل محدود استفاده می شود. برای معتبرسازی نتایج حاصل از روش تفاضل محدود شاهتیر کشتی بصورت تیر یک بعدی بر بستر الاستیک در نرم افزار ANSYS مدل می گردد و با اعمال نیروی کوبش در انتهای تیر تغییر شکل خمشی استخراج می شود.

روش تجزیه وتحلیل حالات شکست، جهت شناسایی و حذف مشکلات محتمل در طرح محصول و فرآیند تولید استفاده می شود. این روش به عنوان یک ابزار قدرتمند برای ایمنی و قابلیت اطمینان گسترش یافته و در طیف گسترده ای از صنایع ازجمله صنعت دریایی مورداستفاده قرارگرفته است. اما نقصان هایی مانند در نظر نگرفتن روابط مستقیم و غیرمستقیم بین خطاها و عدم توانایی در تحلیل خرابی با علت های مشترک و افتراق بین مخاطرات با عدد اولویت یکسان در روش مبتنی بر محاسبه عدد اولویت مخاطره (RPN) مشهود است. با توجه به اهمیت ایمنی در صنعت دریایی، در این مقاله به کارگیری روش بهبودیافته ای با ادغام روش های تاپسیس و دیمتل برای اولویت بندی مخاطرات در صنعت دریایی شرح داده می شود که پیاده سازی آن منجر به حل مشکلات معمول روش RPN ازجمله کاهش تکرار مقادیر RPN، شناسایی و تحلیل روابط بین اجزای سامانه، رتبه بندی مطلوب تر مخاطره به منظور یافتن بحرانی ترین علل خرابی و بهبود جدی ترین مخاطرات تحت منابع محدود گردیده است.

اثر لایه واسط آلومینیوم و حرارت ورودی بر خواص اتصال لبه روی هم آلیاژ آلومینیوم 5052 به فولاد 12-St با استفاده از فرآیند GTAW با جریان پالسی و فلز پرکننده 4047-ER بررسی شد. اتصال مستقیم ورق های آلومینیوم به فولاد بدون لایه واسط به دلیل تشکیل فازهای بین فلزی ترد امکان پذیر نبود. حضور لایه واسط آلومینیوم سبب کاهش ترکیبات بین فلزی (با ضخامت کم تر ازμ m 3) و ایجاد جوش های بدون عیب با حداکثر استحکام کششیMPa 200~ شد. دو نوع آزمون کشش-برش (با تمرکز تنش برشی در فصل مشترک ورق فولاد/لایه واسط و فصل مشترک لایه واسط/ورق آلومینیوم 5052) برای ارزیابی استحکام اتصال استفاده شد. در هر دو حالت آزمون، شکست از داخل فلز جوش اتفاق افتاد. استحکام جوش با افزایش حرارت ورودی کاهش یافت. این نتیجه با توجه به تغییرات فاصله بازوهای اولیه دندریتی فاز α و توزیع فازهای یوتکتیک Al-Si در فضای بین دندریتی تحلیل شد.

در این مقاله، مسئله ورود به آب یک پرتابه کروی به صورت عددی و آزمایشگاهی شبیه سازی شده است. برای مدل سازی اندرکنش بین سازه و سیال، یک تحلیل دینامیکی صریح با استفاده از فورمول بندی کوپل اویلرین-لاگرانژین که در نرم افزار اجزای محدود آباکوس موجود است، به کار گرفته شده است. مقایسه نتایج شبیه سازی عددی و آزمایشگاهی مربوط به تغییرات جابجایی و سرعت پرتابه کروی در عمق آب بر حسب زمان با نتایج تئوری، تطابق خوب این نتایج با یکدیگر و دقت و کاربرد الگوریتم عددی مورد استفاده را آشکار می سازد. نتایج نشان داد که زمان جدایش حباب، تابع ضعیفی از جرم پرتابه و سرعت برخورد آن با سطح آزاد آب است؛ اما عمق جدایش حباب با افزایش این مولفه ها، به طور قابل توجه ای افزایش می یابد. همچنین افزایش جرم پرتابه تاثیر نامحسوسی بر استهلاک انرژی ویسکوزیته دارد؛ در حالی که افزایش سرعت برخورد پرتابه با سطح آزاد آب منجر به کاهش استهلاک انرژی می شود.

در این مقاله تحقیقات انجام شده در زمینه کمانش استوانه های فولادی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته شده است. با استفاده از نرم افزار برنامه نویسی متلب، برنامه ای جهت بدست آوردن محدوده بار کمانش پوسته های استوانه ای فولادی تحت فشار خارجی فراهم شده است. با مقایسه نتایج خروجی از نرم افزار و نمودارهای تحلیل شده، محدوده خطر کمانش در استوانه ها را با دقت خوبی می توان تشخیص داد. پس از تعیین رابطه ی مناسب برای پیش بینی کمانش، دستگاه آزمایش فشار هیدرواستاتیک با ثبت فشار و تغییرات حجم به صورت بر خط مهیا گردید. تجهیزات آزمایش کمانش به روش کنترل حجم جهت پیشگیری از تخریب ناگهانی بر روی دستگاه تعبیه، و آزمایش فشار هیدرواستاتیک خارجی بر روی نمونه ی فولادی اجرا شده است. بنابراین از وارد کردن بی مورد بار که باعث کمانش استوانه خواهد شد جلوگیری می شود. با این روش می توان با خطای حدود 16درصد پیش از وقوع کمانش از تخریب قطعه و هزینه های ساخت مجدد نمونه جلوگیری کرد.

شالوده عمیق یا شمع، المان های سازه ای هستند که به منظور انتقال بار سازه فوقانی به اعماق زمین و لایه های سخت از آنها استفاده می گردد. به دلیل بالا بودن هزینه اجرای شالوده های عمیق، طراحی بهینه شمع و تخمین ظرفیت باربری آنها بسیار اهمیت دارد که استفاده از روش هوش مصنوعی و الگوریتم ژنتیک می تواند در این راستا راهگشا باشد. در این پژوهش با انتخاب دو نوع شمع پرکاربرد شامل شمع فلزی لوله ای و شمع بتنی پیش ساخته، ظرفیت باربری محوری شمع با مدلسازی در نرم افزار المان محدود Plaxis 2D و تحت بار هارمونیک در یک خاک لایه ای مورد ارزیابی قرار گرفت و نتایج با داده های آزمایش دینامیکی شمع (PDA1) در یک مطالعه موردی مقایسه گردید. در این پژوهش نتایج حاصل از 100 تحلیل عددی با استفاده از الگوریتم ژنتیک بهینه سازی شده است که منجر به معرفی یک رابطه تخمینی با دقت مناسب در ظرفیت باربری محوری شمع به تفکیک برای شمع بتنی و فلزی گردید. همچنین در این پژوهش مقایسه روش های مختلف ارزیابی ظرفیت باربری شمع نشان دهنده این واقعیت است که اغلب روش های تجربی ظرفیت باربری بسیار بزرگتری را در مقایسه مقادیر واقعی ارائه می دهند.

موج شکن ها یکی از رایج ترین سازه های حفاظت ساحلی هستند که کاربرد اصلی آن ها استهلاک انرژی امواج و ایجاد حوضچه آرامش جهت پهلوگیری شناورها در بنادر است. یکی از روش ها برای تامین این منظور، احداث یک دیوار صلب در مقابل امواج است که به عنوان موج شکن های کیسونی شناخته می شوند. لذا در این مقاله اندرکنش طیف موج نامنظم با موج شکن کیسونی با استفاده از نرم افزار FLOW-3D مورد مطالعه قرار گرفته است. از اینرو به منظور واسنجی و صحتسنجی، نتایج سطح آزاد، فشار روی سطح کیسون و روگذری حاصل از مدل سازی عددی با مطالعات آزمایشگاهی انجام شده توسط لارا و همکاران مقایسه شده است. نتایج بررسی های انجام گرفته نشان از تطابق مناسب نتایج مدلسازی عددی و آزمایشگاهی دارد. در ادامه تاثیر ایجاد شیار بر دیواره موج شکن در پاسخ های هیدرولیکی سازه بررسی گردیده است. نتایج مدلسازی نشان میدهد، با ایجاد حفره در دیواره جلویی موجشکن کیسونی نسبت به موجشکن کیسونی با دیواره یکپارچه، میزان روگذری و انعکاس موج به شدت کاهش می یابد. همچنین با مقایسه نتایج حاصل از روگذری موج از موج شکن کیسونی حفره دار با نتایج Euro top 2016، تعریف عدد بی بعد جدید با در نظر گرفتن عرض حفره داخل کیسون توصیه می شود.

یکی از مسائل مهم و تاثیر گذار در طراحی موج شکن شناور، شکل هندسی آن است. بررسی عددی تاثیر هندسه موج شکن بر ضریب عبور موج در نرم افزار Flow3D برای پریودهای موج در بازه 63/0 تا 26/1 ثانیه، موضوع مقاله حاضر است که عمدتا این هندسه ها مبتنی بر ذوزنقه و ایجاد انحناء در مقاطع مختلف هستند. در ابتدا صحت سنجی نتایج عددی مدل مبنا با مدل آزمایشگاهی انجام گرفته و سپس هفت هندسه متفاوت در دو گروه مختلف طراحی شدند. در گروه نخست، عمق آبخور ثابت فرض شده و جهت تامین این آبخور، مقاطع هندسی پیشنهادی با جرم و چگالی های متفاوت مورد بررسی قرار گرفتند. در مورد گروه دوم سطح مقطع، جرم و به تبع آنها چگالی هندسه ها ثابت فرض شده و نمونه های پیشنهادی در آبخورهای متفاوت مورد ارزیابی قرارگرفتند. سرانجام در محدوده پریودهای ذکر شده، هندسه ایی با بهترین کارایی و هزینه کمتر برای پروژه های مرتبط پیشنهاد شده است.

صنعت حمل و نقل دریایی، به عنوان زیربنای اصلی تجارت جهانی از اهمیت بسیاری برخوردار است. در این میان، دو سانحه برخورد و به گل نشستن شناورها، پرتکرارترین تهدیدات این صنعت هستند. برای مطالعه سانحه برخورد و برآورد ریسک وقوع آن، نیاز به شناسایی مسیر شناورها در بستر ترافیک دریایی است. برای این منظور، بهترین منبع، اطلاعات ثبت شده توسط سیستم شناسایی خودکار شناورها است، که مولفه های ترافیکی را مخابره می کند. با استفاده از مفهوم دامنه ایمن و پیاده سازی آن در بستر ترافیکی، نقاط مستعد برخورد مشخص می شوند. پس از شناسایی نقاط پرخطر توسط شبیه سازی ترافیک، احتمال وقوع برخورد در نقاط پرخطر با استفاده از شبکه بایزین تحلیل می گردد. تحقیق حاضر، نمونه ای از روش های نوین تحلیل ریسک سوانح دریایی را ارائه می نماید، که در کشور بدون سابقه است.

شناورهای دریایی هنگام سرویس دهی و یا بارگیری نفت و گاز ممکن است به دلیل شرایط آب و هوای طوفانی و یا تشخیص نادرست ناخدای کشتی باعث برخورد و تصادم به سکوهای دریایی شوند. این برخورد موجب ایجاد تغییرشکلهای موضعی و کلی درسکوگردند. در این مقاله با استفاده از روش مرتبه اولین مرتبه قابلیت اطمینان، شاخص اطمینان اعضایی از سکو فاز 19 پارس جنوبی که تحت اثر ضربه فرضی ناشی از شناورهای تدارکاتی قرار گرفته و دچار آسیب فرضی شده اند ارزیابی شده است. آسیب های درنظرگرفته شده در این تحقیق به صورت تغییرشکل های ایجاد شده در اعضای سکو بوده و به سناریوها پیچیده مکانیزم اتلاف انرژی در حین برخورد پرداخته نشده است. از آنجا که در روش اولین مرتبه قابلیت اطمینان تابع عملکرد معمولا با استفاده از سری تیلور به صورت خطی در می آیند لذا برای صحت سنجی از روش های زمان بر شبیه سازی مونت کارلو و پر اهمیت برای مقایسه استفاده شده است. درابتدا نیروی موج به سازه در حالت سالم وارد شده و شاخص قابلیت اطمینان اعضا در حالت سالم بدست آمده است سپس علاوه بر اثر موج، تغییر شکل های ناشی از برخورد به صورت فرضی درنظرگرفته شده و قابلیت اطمینان سکو در این حالت جدید بدست آمده باحالت های قبلی مقایسه گردیده است. در نهایت ترکیب های مختلف موج و جریان، جهت مختلف موج برخوردی به سکو وسناریوهای مختلف ضربه شناورهای دریایی به پایه ها، مهاربندی های مورب و قایم و افقی درنظرگرفته شده و نتایج مربوطه با هم مقایسه شده است.