فهرست مطالب

مهندسی دریا - پیاپی 12 (پاییز و زمستان 1389)

نشریه مهندسی دریا
پیاپی 12 (پاییز و زمستان 1389)

  • 112 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1390/07/15
  • تعداد عناوین: 8
|
  • داریوش والی زاده، مرتضی کلاهدوزان* صفحه 1

    رسوبگذاری یک مشکل همیشگی در بنادررودخانه ای و خورها بوده است. جهت رفع این مشکل و نیز تامین امنیت ناوبری، عملیات لایروبی بایستی به طور مداوم صورت گیرد. در حال حاضر روش های زیادی جهت جلوگیری از ورود رسوبات به بندرگاه معرفی شده است. هدف از انجام این تحقیق، آشنایی با یک روش سازهای جدید و کم هزینه برای جلوگیری از ورود رسوبات به درون حوضچه بنادر رودخانهای و جزر و مدی میباشد. این روش که مبتنی بر تغییر الگوی جریان در ورودی بندر است، استفاده از دیوار انحراف جریان (CDW) میباشد.
    در این تحقیق به بررسی کارایی سازه دیوار انحراف جریان در جلوگیری از ورود رسوبات به درون بندر و همچنین تاثیر پارامترهای شکلی دیوار روی عملکرد هیدرودینامیکی آن پرداخته شده است. در ابتدا هیدرودینامیک جریان با استفاده از داده های آزمایشگاهی جریان کالیبره شد. سپس مقدار ورود رسوبات به حوضچه بندر با توجه به پارامترهای مختلف از جمله شکل دیوار انحراف، زاویه راس، طول و محل دیوار مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از اینست که با انتخاب دقیق پارامترهای شکلی دیوار، میتوان رسوبگذاری درون حوضچه را تا حدود 30 درصد کاهش داد.

    کلیدواژگان: دیوار انحراف جریان، بندر رودخانه ای، هیدرودینامیک، رسوبگذاری
  • پدرام عدالت، محمدرضا خدمتی صفحه 17
    در این تحقیق به تحلیل الاستوپلاستیک غیرخطی ورق خمیده خن کشتی، واقع در محل اتصال کف به دیواره کناری، پرداخته شده است. با استخراج منحنی های تنش متوسط-کرنش متوسط از تحلیل های اجزای محدود بر روی مدلهایی با مشخصات ابعادی و مکانیکی متغیر، تاثیر هر یک از پارامترهای موثر بر رفتار این منحنی ها مطالعه و تفسیر شده اند. جهت انجام این تحلیل ها از یک نرم افزار تجاری اجزای محدود استفاده شده و سعی بر آن بوده تا شرایط مرزی و بارگذاری مطابق با واقعیت در نظر گرفته شود. با توجه به نتایج تحلیل-های انجام شده، در این دسته از پوسته ها پس از تراز استحکام نهایی، کاهش قابل توجه ای در ظرفیت باربری مشاهده شده که این رفتاری متفاوت از الگوی مفروض الاستیک-کاملا پلاستیک بوده که تاکنون برای این ناحیه از کشتی در تحلیل تدریجی استحکام نهایی بدنه کشتی مورد استفاده قرار گرفته است. در انتها، بر اساس نتایج حاصل، روابطی تجربی به منظور شبیه سازی منحنی تنش متوسط-کرنش متوسط این بخش از بدنه کشتی ارائه گردیده که از این روابط می توان در تحلیل تدریجی استحکام نهایی بدنه کشتی استفاده نمود.
    کلیدواژگان: ورق خن، تحلیل الاستوپلاستیک غیر خطی، تغییر شکل اولیه، استحکام نهایی
  • حمید زراعتگر، محمد فارسی، رضا یوسف نژاد میاندهی صفحه 29
    اندازه گیری حرکات ششگانه یک شناور در امواج دریا که به Seakeeping Trial معروف است موضوع مهمی است که برای برخی از شناورها انجام می شود. هدف از این تحقیق، تدوین اصول و روش اندازه گیری دریامانی شناور پروازی در دریا می باشد. بدین منظور از اصول مورد استفاده در روش اندازه گیری دریامانی شناور جابجایی استفاده میگردد. شناور پروازی به دلیل داشتن تریم دینامیکی و همچنین شتاب ها و رفتار دینامیکی که تغییر آن نسبت به زمان بسیار شدیدتر از شناورهای جابجایی می باشد، عملا پیچیدگی های بیشتری در حرکات از خود بروز می دهد. در این مقاله برای اولین بار سعی می شود تا روابط حاکم مابین مقادیر اندازه گیری شده شتاب خطی و نرخ سرعت زاویه ای در مختصات محلی و آنچه بعنوان سرج، اسوی، هیو، رول، پیچ و یاو در سیستم مختصات هیدرودینامیکی شناخته می شود، برای شناور پروازی تدوین گردد. بدین منظور ابتدا انواع سیستم های مختصات تعریف می گردد. سپس تبدیلات بین این سیستم های مختصات ارائه می گردد. دستورالعمل تست دریامانی و اصول تبدیل و انتقال ارائه می گردد. نمونه اندازه گیری در دریا و تبدیلات مربوطه ارائه می گردد. در آخر نتایج حاصله از این تحقیق تشریح می گردد.
    کلیدواژگان: دریامانی، شناور پروازی، مدل ریاضی، تست میدانی
  • عطاالله نجفی جیلانی، مرتضی منشی زاده صفحه 45
    خصوصیت چسبناکی کشسانی مخلوطهای آسفالتی، استفاده ازآنها را به عنوان لایه حفاظتی در خاکریزهای ساحلی، امکان پذیر میسازد. در این تحقیق با ایجاد یک نمونه آزمایشگاهی از خاکریز ساحلی، به بررسی خصوصیات لایه آسفالتی دانه سنگی نرم به عنوان لایه حفاظتی خاکریز ساحلی، پرداخته شده است. بیش از 100 آزمون آزمایشگاهی با درنظر گرفتن شرایط مختلفی از الگوی بارگذاری بر رویه آسفالتی حفاظتی اجرا گردیده است. متغیرهای اصلی آزمایشات عبارت از ارتفاع و پریود موج نزدیک شونده به خاکریز، زاویه شیب رو به دریای خاکریز، عمق آب آرام و تعداد سیکل های موج برخوردی به خاکریز ساحلی میجباشند. اندازهجگیری ها و مشاهدات اصلی آزمایشات شامل مقاومت مکانیکی و چگونگی فرسایش لایه حفاظتی، الگوی فرسایش بستر خاکی مجاور پاشنه آسفالتی خاکریز و فرآیندهای اندرکنشی موج و سازه شامل بالاروی موج و روگذری آن از خاکریز می باشد.
    کلیدواژگان: خاکریز ساحلی، رویه آسفالتی، آسفالت دانه سنگی نرم، بالاروی موج
  • محمدرضا محرمی گرگری، مهدی شفیعی فر *، علی اکبر آقاکوچک صفحه 57

    در مقاله حاضر، یک طرح جدید و ابتکاری جهت کاهش پاسخ سکوهای ثابت دریایی با به کارگیری یک مخزن متحرک مستغرق مورد بررسی قرار گرفته است. این طرح شامل سکویی چهارپایه می باشد که مهاربندهای آن در قسمت تحتانی حذف شده و مخزن مستغرق متحرکی که دارای نیروی شناوری است، به آن افزوده شده است. ایجاد نیروی کششی متغیر وابسته به پاسخ مخزن در پایه ها به همراه لنگر بازگرداننده خارجی، الگوی توزیع بار داخلی را تغییر داده و موجب ایجاد سختی افزوده وابسته به زمان شده است. فرایند تحلیل استاتیکی با در نظر گرفتن اثرات غیر خطی هندسی و تغییر شکل های بزرگ انجام گرفته که برای این منظور، از برنامه ای مفصل که در محیط متلب توسعه داده شده، استفاده شده است.
    با انجام تحلیل های استاتیکی مشخص شد که مخزن با حرکت خود، لنگر بازگرداننده ای تولید می کند که موجب کاهش دامنه پاسخ سکو می گردد. میزان لنگر تولیدی به حجم مخزن و دامنه نوسان آن وابسته است که می توانند به درستی انتخاب گردند. البته این مطلب زمانی می تواند مفید باشد که مخزن به عمقی مناسب برده شود تا از نیروی امواج در امان باشد. شایان ذکر است که استفاده از مخزن مستغرق متحرک در سکوهای نرمتر مناسبتر است یا به عبارت دیگر با افزایش عمق آب قرارگیری سکو عملکرد سیستم بهبود می یابد.

    کلیدواژگان: سکوی ثابت، مخزن مستغرق متحرک، عملکرد شناوری، کاهش پاسخ
  • علی اصغر گلشنی صفحه 73
    هدف از این مطالعه، شبیهجسازی بلند مدت میدان موج در جنوب خلیججفارس به روش شبهجزمانی میجباشد. به این منظور ابتدا کلیه منابع اطلاعات باد و موج از قبیل اطلاعات اندازه گیری شده، ماهوارهجای و مدلهای عددی موجود در منطقه گردآوری و با هم مقایسه شده اند. نهایتا اطلاعات باد اصلاح شده مدل NCEP/NCAR به دلیل داشتن بیشترین بازه زمانی به عنوان باد ورودی به مدل انتخاب شده است. سپس مدل SWAN در حالت پایدار برای حالات مختلفی از سرعت و جهت باد اجرا گردیده است. گام بعدی تشکیل جداول دو بعدی درونیابی برای هر یک از پارامترهای موج با توجه به سرعت و جهت باد در نقاط مورد اهمیت بوده است. پس از تشکیل این جداول، سری زمانی باد اصلاح شده NCEP/NCAR با استفاده از این جداول درونیابی شده و سری زمانی مشخصات موج بدست می آید. تطابق نسبتا خوبی بین نتایج مدل و داده های نقاط واسنجی وجود دارد، لذا می توان با اطمینان خوبی از نتایج مدل استفاده نمود. با توجه به طولانی بودن مدت مدلسازی می توان با اعمال آنالیز حدی، مشخصات موج با دوره بازگشتهای بزرگتر را بدست آورد. مزیت این روش آن است که بجای اجرای مدل در حوزه زمانی به مدت 60 سال با اجرای مدل برای حالاتی محدود در حوزه فرکانسی و استفاده از جداول درونیابی مدت زمان اجرا به شدت کاهش میجیابد.
    کلیدواژگان: مدل سازی امواج، پیش یابی، امواج، خلیج فارس، مدل SWAN
  • یادداشت فنی
  • سید مجتبی هادیان، مهدی شفیعی فر صفحه 89
    سازه های شناور متشکل از پانتون ها دارای کاربردهای بسیاری در کارهای دریایی نظیر اسکله های و موج شکن های شناور، پل های شناور و سازه های شناور فراساحلی هستند. در این مقاله به بررسی تاثیر همزمان مختصات مهاربندی و زاویه ی برخورد امواج بر نیروهای مهاربندی شناورهای پانتونی چند ردیفه پرداخته شده است. مختصات مهاربندی شامل آرایش، تعداد مهاربندها و پیش کشیدگی مهاربندها می باشد. شناورهای پانتونی مورد نظر از 12 پانتون که با اتصالات صلب به یکدیگر متصل شده اند، تشکیل شده و در معرض امواج نامنظم دریا گرفته اند. برای انجام تحلیل های هیدرودینامیکی از نرم افزار MOSES استفاده شده است. با توجه به نتایج مشاهده می شود، هرچند با افزایش پیش کشیدگی، سختی مهارها و کل سازه افزایش می یابد و قابلیت جذب نیروی بیشتری پیدا می کند و این امر باعث باز توزیع بهتر و متعادل تر نیروی وارد بر شناور در کل مهاربندها می شود، ولی افزایش بیشتر پیش کشیدگی مهارها از یک مقدار مشخص تاثیر چندانی در رفتار سازه نخواهد داشت.
    کلیدواژگان: شناور چند پانتونی، آرایش مهارها، پیش کشیدگی، جهت برخورد، امواج، پاسخ سازه ی شناور
  • حسین صیادی، مسعود رحیمیان، محمد سعید سیف صفحه 97
    در سال های اخیر استفاده از وسیله های بدون سرنشین به دلیل کاهش خطرات انسانی در بخش دریا بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. پیش بینی رفتار دینامیکی یک وسیله زیر سطحی هوشمند در مرحله طراحی بسیار مهم است. به عبارت دیگر برای طراحی یک زیرسطحی هوشمند باید قابلیت کنترل و مانور آن توسط مدلهای ریاضی دقیق مورد بررسی قرار گیرد. مدل ریاضی شامل نیروها و ممانهای هیدرودینامیکی است که به صورت معادلات حرکت بیان می شوند. بنابراین ضروری است که پیش از ساخت به منظور بهینه کردن طراحی، قابلیت مانور و رفتار دینامیکی وسیله زیرسطحی پیش بینی شود که این امر با شبیه سازی کامپیوتری امکان پذیر است.
    زیرسطحی SUT-2 یک زیرسطحی هوشمند است که در طی سال های اخیر طراحی و ساخته شده است. تست های آزمایشگاهی حرکت آن انجام گردیده و نتایج آن در بهینه کردن رفتار دینامیکی و طراحی زیرسطحی فوق مورد استفاده قرار گرفته است. در این مقاله به بررسی رفتار دینامیکی زیرسطحی هوشمند SUT-2 و نتایج تست و شبیه سازی پرداخته شده و ویژگی های آن تحلیل گردیده است. این نتایج می توانند در بهبود قابلیت مانور زیرسطحی و طراحی کنترلر هوشمند مورد استفاده قرار گیرند. روش ارائه شده محدود به زیرسطحی SUT-2 نبوده و در بررسی و طراحی انواع وسایل و ربات های زیردریایی قابل استفاده خواهد بود.
    کلیدواژگان: شبیه سازی دینامیکی، ضرایب هیدرودینامیکی زیرسطحی، زیرسطحی هوشمند، تست تجربی زیرسطحی
|
  • Daryoush Valizadeh, Morteza Kolahdoozan Page 1

    Siltation is a serious problem occurred in riverine harbors and estuaries. To overcome this problem and navigation control, continuous dredging is needed. To date, many approaches have been developed to reducing siltation in harbors.The objective of the current research study is to intoduce an cost effective structural method to control the siltation in riverine and tidal harbors. This method which is based on the flow pattern control at the entance of the harbor, is implementation of a current deflecting wall (CDW) at the harbor entrance. In the current study, the efficiency of the CDW was investigated for reducing sedimentation in reverine harbours and also the influence of geometrical specification of CDW on the hydrodynamic condition inside the harbor have been investigated. In the first step of the study, the hydrodynamic model was calibrated against experimental measurements cited in the literature. Then the model was applied to various alternatives of CDW shape, apex angle, length and location. Results obtained through numerical modeling experiments showed that around 30 percent reduction in harbor siltation could be achieved.

  • Pedram Edalat, Mohahamad Reza Khedmati Page 17
    This research is concerned with the nonlinear elastic-plastic analysis of ship curved bilge plate, located at the junction between ship's side and its bottom. After derivation of average stress-average strain relationships by finite element analyses of the models with varying dimensional and mechanical characteristics, the effects of any of parameters on the trends of such relationships is studied and interpreted. A commercial finite element code is used in such analyses. The boundary and loading conditions are tried to be adopted according to real practice. It is finally observed that the behaviour of such curved plates is entirely different from elastic-perfectly plastic behaviour and there is a reduction in their load carrying capacity after ultimate strength level. Finally, based on the obtained results, a set of empirical formulations are introduced in order to simulate the average stress-average strain relationship of such plate sections of the ship. These formulations have the capability of being used in the progressive collapse analysis of ship's hull girder.
  • Hamid Zeraatgar, Mohahamad Farsi, Reza Yousef Nejad Miyandehi Page 29
    Seakeeping recording of a vessel, so called seakeeping trial, is an important issue which is performed for some vessels. The goal of this research is to develop principles of seakeeping trial of planing vessel in sea waves. For this purpose it is initiated with the principles of ship seakeeping in sea trial. The main feature of a planing vessel is dynamic trim, high slamming accelerations and impact nature of slamming acceleration. This behavior makes its seakeeping more complicated. In this study, for the first time, an attempt has been made to extract boat six motions in hydrodynamic coordinate system from measured accelerations and rate of angular motions in body coordinate system. To realize the goal, the three coordinate system and transformations are defined. An instruction for seakeeping trial of planing vessel is introduced. A set of seakeeping trial on boat is done and the results of measurement are analyzed according to above principles. Validation and conclusions are also presented.
  • Ata Ollah Najafi-Jilani, Morteza Monshizadeh Page 45
    The visco-elastic properties of asphaltic layers make it appropriate for application in coastal protection in embankments. In this research, an experimental set up of a coastal embankment is developed to investigate the characteristics of lean stone asphalt layer on coastal embankments. More than 100 laboratory tests were carried out considering various loading conditions on the asphalt protective layer. The main variables in the tests are the incident wave height and period, front slope angle of embankment, still water depth, and the wave cycles incoming to the structure. The main measurements and observations in the experiments are the mechanical strength and damage pattern in the asphaltic protection, erosion pattern on the movable bed adjacent to the asphaltic heel, and wave-structure interaction such as wave run-up and overtopping.
  • Mohahamad Reza Moharrami Gargari, Mahdi Shafieefar, Ali Akbar Aghakouchak Page 57

    In this paper, a concept is presented for decreasing the response amplitude of fixed offshore platforms using a movable submerged tank. The idea is based on utilization of the tank’s buoyancy and inertia forces to reduce the responses of the platform. In this concept, a four-legged platform is investigated in which braces are removed in lower levels, and the movable submerged tank including substantial amount of buoyancy force is added. As a result of the tank oscillation, the upward buoyancy force causes a reversible moment which depends on the tank position and time. Actually, tank movement changes the internal forces distribution pattern that could produce time dependent stiffness. The non-linear and large displacement effects are considered in the static analyses using a program developed by employing MATLAB software. Results of static analyses indicate the tank efficacy in decreasing the displacement amplitude of the platform. The performance of the concept can be improved by taking an appropriate volume and oscillation amplitude for the tank. It is noteworthy that the tank should be placed in enough proper depth for preventing any uncontrolable wave loads; additionally, results show that the tank usage in less stiffened platform could be more efficient, in other word, the tank efficiency will be increased by depth magnification.

  • Ali Asghar Golshani Page 73
    The goal of this study was to simulate the wave characteristics in the south of Persian Gulf over a 60 year period. Wind data from the study area including offshore measurement, satellite observation and numerical atmospheric models were collated and analyzed. The modified NCEP/NCAR wind field was chosen as input to the SWAN model which has the longest duration among wind data sources. SWAN model was run in stationary mode for different cases of wind speed and direction and lookup tables were made for each wave parameters in each point of interest. A 60 year time series of wave characteristics were made using these lookup tables. Having such long time series enables us to calculate the wave characteristics with larger return periods. Execution time was drastically decreased using this method.
  • Sayed Mojtaba Hadian, Mahdi Shafieefar Page 89
    Simultaneous effects of mooring characteristics and waves heading on mooring forces of a multi-rows floating pier which is composed of pontoons have been investigated in this paper. The investigated variable parameters include the moorings array, number of mooring lines and their pretensions. A floating structure consisting of 12 pontoons connected together with rigid connectors and is located under irregular sea waves. Hydrodynamic analyses have been carried out for various conditions. Results show that even though pre-tensioning of mooring lines results in increasing of the structure stiffness and better force distributions between mooring lines, however, increasing the pre-tensioning from critical values has no considerable effect on the structure responses. Using the results of present work and requirements from multi-pontoons, it is possible to suggest a proper mooring system and direction of floating structure in the conceptual design of such structures.
  • Hassan Sayyaadi, Masood Rahimian, Mohammad Saed Seif Page 97
    In recent years, unmanned vehicles have intensively been developed to reduce risk on human life for marine applications. Predicting the dynamics behavior of an autonomous underwater vehicle is important during the vehicle’s design phase. In other words to design an AUV, one must clarify its maneuverability and controllability based on a mathematical model. The mathematical model contains various hydrodynamics forces and moments expressed collectively in terms of dynamics equations. Therefore, to optimize the AUV design it is necessary to predict maneuvering ability and dynamics behavior of AUV. This can be done by computational simulation. SUT-2 is an AUV system, being developed by Marine Engineering Research Center, Sharif University of Technology in Iran. Primary dynamics test have been developed in marine engineering laboratory. In this paper dynamics behavior of this AUV is investigated by using experimental test and computational simulation. Results can be used to optimize the dynamics behavior and designing the autonomous controller of AUV.