فهرست مطالب

علوم و فناوری دریا - سال بیست و پنجم شماره 99 (پاییز 1400)

فصلنامه علوم و فناوری دریا
سال بیست و پنجم شماره 99 (پاییز 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/09/15
  • تعداد عناوین: 6
|
  • هادی اردینی*، مسلم حیدری صفحات 1-14
    مساله هوارسانی برای روبات های زیرآبی خودمختار مبتنی بر پیشران های احتراقی یکی از چالش های مهم در عملیات های صورت گرفته با این نوع سامانه ها می باشد. این نوع روبات ها معمولا دارای یک دکل می باشند که هوای آزاد سطح دریا را به موتور می رساند، بنابراین حفظ عمق روبات جهت هوارسانی حایز اهمیت می باشد. در صورت نقص در زیر سیستم های اضطراری تخلیه آب، مسیر هوارسانی به موتور مسدود خواهد شد و این امر منجر به غرق شدن سامانه خواهد شد. در این مقاله، سیستم کنترل کننده نظارتی سه لایه جهت مدیریت هوشمند سیستم تخلیه آب به کار گرفته شده است تا روبات را در عمق ثابت از سطح ثابت آب و در شرایط خطا مدیریت نماید. لایه ماموریت به عنوان بالاترین سطح تصمیم گیر توسط درخت تصمیم گیری بیان شده است. وجود یک زبان فرمال برای باز تولید درخت تصمیم گیری جهت نوشتن روی پردازنده روبات و ترکیب تصمیمات پایه ای ضروری به نظر می رسد. در این مقاله از زبان فرمال پتری به دلیل قدرت آن در ترکیب منطق های تصمیم گیری جهت پیاده سازی درخت تصمیم گیری استفاده شده است. هم چنین ارزیابی های کنترل کننده نظارتی نشان داد که پمپ خن در این روبات به تنهایی کارایی لازم برای مقابله با اثرات ناشی از ورود آب را ندارد و بدین منظور با ایده جدید بکارگیری آکومولاتور در داخل درخت تصمیم گیری جهت حفظ عمق وسیله در هنگام ورود آب، تحمل پذیری خطا برای روبات زیرآبی افزایش یافت.
    کلیدواژگان: زیرآبی خودمختار، خرابی پمپ خن، آکومولاتور، کنترل کننده نظارتی، درخت تصمیم گیری
  • حسن آبین، امین محمودی*، سعید جامعی، پویان عبدی صفحات 15-27
    سازه های شناور در استخراج نفت و گاز از دریا نقش بسیار مهمی ایفا می کنند. پاسخ حرکت سازه باید در یک محدوده مشخص حفظ شود تا از آسیب به رایزرها و لوله های انتقال و مهم تر از همه سیستم فرآوری نفت جلوگیری شود. در این مقاله شتاب عمودی مدل یک سکوی نیمه مغروق که به صورت تجربی در حوضچه کشش دانشگاه UTM مالزی در برخورد با امواج منظم آزمایش شده، ارایه می شود. نتایج به دست آمده از شبیه سازی سکو در نرم افزار انسیس آکوا با نتایج حاصل از آزمایشگاه مقایسه می شود. حرکت سکو با شش درجه آزادی در امواج منظم در دو حوزه فرکانس و زمان مورد بررسی قرار می گیرد. به این گونه که در حوزه فرکانس ضرایب میرایی و جرم افزوده و نیروی امواج در زوایای برخورد مختلف موج به دست آورده می شود و نمودارهای اپراتور پاسخ دامنه به دست می آیند. پس از انتقال نمودارها به حوزه زمانی و حل آن ها پاسخ زمانی شتاب عمودی به دست می آید. شتاب موجب دریازدگی خدمه می شود که بدترین وضعیت در پریود 20 ثانیه رخ میدهد. اپراتور پاسخ دامنه حرکت سرج بیشترین مقداردر پریود 20 ثانیه برابر 5/5 و حرکت یاو کمترین مقدار032/0 را در پریود 91/20 ثانیه بخود اختصاص داده اند. از مقایسه نتایج به دست آمده با نتایج آزمایشگاهی مشاهده می شود شبیه سازی انجام شده بر روی حرکت سکوی نیمه مغروق دارای خطای بطور متوسط 41/10% می باشد.
    کلیدواژگان: شتاب عمودی، سکوی نیمه مغروق، حوزه زمان، حوزه فرکانس، انسیس آکوا
  • سجاد سبزیوند، کسری پورکرمانی، همایون یوسفی، سید ناصر سعیدی صفحات 28-36

    دمای سطحی و تبخیر و باد سه عامل اصلی در گردش آب در خلیج فارس می باشند. این پژوهش جهت تاثیر تغییرات اقلیمی منطقه بر رشد و توسعه فنی و اقتصادی حمل ونقل دریایی ایران با مطالعه موردی بندر امام خمینی انجام گرفت. بدین منظور داده های ماهانه حاصل از بارش، درجه حرارت، وزش باد و میزان تخلیه و بارگیری محصولات نفتی و غیرنفتی برای سال 1387 جمع آوری گردید. میزان تغییرات هر یک از پارامترهای بارگیری و تخلیه در طول ماه های سال و میزان اختلاف بین بارگیری ها و تخلیه ها با اعمال فاکتورهای هواشناسی با استفاده از آزمون T-test مورد ارزیابی قرار گرفت. درنهایت با استفاده از رگرسیون خطی چند متغیره روابط بین هر متغیر با میزان بارگیری ها و تخلیه ها مشخص گردید. با توجه به نتایج بدست آمده از این مطالعه مقدار بارش در این بندر کمترین میزان را داراست و تاثیر آن روی کلیه عملیات بارگیری و تخلیه معنی دار نمی باشد. دما هم که در روز به حداقل 35 درجه می رسد، تنها روی میزان تخلیه بار مواد غیرنفتی و در سطح احتمال 5% تاثیرگذار بوده است. اما میزان تاثیر باد برای اکثر بارگیری ها منفی می باشد که میزان این تاثیر روی تخلیه مواد غیرنفتی بسیار چشمگیر و حایز اهمیت می باشد .همچنین اختلاف میان تخلیه و بارگیری مواد غیرنفتی بالا است، به طوریکه میزان تخلیه این مواد نسبت به بارگیری آن در همان شرایط چیزی حدود 4 برابر می باشد و این امر نشان دهنده کم بودن صادرات نسبت به واردات مواد غیرنفتی است. این در حالی است که میزان صادرات مواد نفتی به مراتب بیشتر از واردات آن است.

    کلیدواژگان: بندر امام خمینی، تغییرات اقلیمی، حمل ونقل دریایی، رشد و توسعه فنی و اقتصادی
  • حسین باقری* صفحات 37-47
    جهت بررسی تغییرات ژیوشیمیایی و آلودگی عناصر سنگین فلزی در نهشته های خلیج گرگان، 5 نمونه مغزه (K1,K3,K5,K7,N1) با دستگاه مغزه گیر وزنی از مناطق مختلف خلیج گرگان برداشت گردید و پس از آنالیز ژیوشیمیایی روند تغییرات عناصر در هریک ترسیم گردید. دامنه غلظت عناصر سمی آرسنیک(15/10-89/2)، سرب(8/43-88/9)، مس(2/45-01/6)، روی(18/106-8/22)، نیکل(4/105-8/78)، کبالت(18/44-38/5) و کروم(96/140-3/15) بر حسب گرم برکیلو گرم بدست آمد.به طور کلی بیشترین غلظت عناصر در بخش های سطحی مغزه ها و کمترین غلظت آنها در اعماق بیشتر از 50 سانتی متری مشاهده شد. میزان ضریب غنی شدگی (EF) برای عناصر اصلی و سمی در همه مغزه ها به جز مغزه K7 عموما در محدوده 1 تا 5/1 قرار داشت که نشان دهنده منشا طبیعی عناصر در رسوبات است. بر این اساس شاخص های درجه آلودگی (Cd)، درجه آلودگی اصلاح شده(mCd) و شاخص ریسک اکولوژیکی (RI) به ترتیب مغزه ها در محدوده آلودگی متوسط (فقط در بخش های سطحی در محدوده آلودگی قابل توجه)، درجه آلودگی پایین و ریسک اکولوژیکی کم طبقه بندی می شوند و ضریب بار آلودگی (PLI) در مغزه ها نیز در محدوده 1 تا 2 (طبیعی تا کمی آلوده) قرار دارد. تغییرات غلظت عناصر فلزی در محدوده مورد مطالعه با استاندارد های کیفیت رسوب آمریکا و کانادا نشان داد، میزان این عناصر در رسوبات منطقه در محدوده بین کم خطر تا حد خطرناک و مضر قرار دارد.
    کلیدواژگان: خلیج گرگان، مغزه های رسوبی، عناصر سنگین، آلودگی
  • مجید فتاحی*، مریم کاوه صفحات 48-66
    امروزه ترانزیت کالا یکی از پرسودترین تجارت های دنیا بشمار می رود و طبیعتا کشورهایی که در مسیر کریدورهای ترانزیتی قرار می گیرند، می توانند بیشترین بهره را از این تجارت ببرند. هدف از این پژوهش ارایه الگو توسعه ترانزیت با رویکرد اقیانوس آبی در بندر امیرآباد می باشد که با استفاده از تکنیک SWOT مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. ابزار گردآوری اطلاعات بکاررفته پرسشنامه می باشد که در میان پنجاه نفر از متخصصین و فعالین بندری و دریایی توزیع و جمع آوری گردید همچنین روش تحقیق از نوع توصیفی پیمایشی می باشد و نهایتا در نتیجه گیری مشخص گردید، استراتژی بندر امیرآباد در حالت تهاجمی قرار دارد.
    کلیدواژگان: استراتژی بازاریابی، اقیانوس آبی، منطقه ویژه اقتصادی بندر امیرآباد
  • سعید پروری، علی امین زاده*، محمدمعین سیف صفحات 67-79

    این مقاله به طراحی سامانه کمک ناوبری ارزان و مستقل از سامانه موقعیت یاب جهانی (GPS) و پیاده سازی آن بر روی یک شناور دریایی اختصاص دارد. تخمین دقیق موقعیت یک شناور ابزاری بسیار مهم و اساسی در امنیت دریایی است. روش های مختلفی برای ناوبری شناور های دریایی ارایه شده که روش ناوبری داپلری، سامانه موقعیت یاب جهانی و سامانه ناوبری اینرسی (INS) از جمله رایج ترین روش ها به شمار می آیند. با توجه به گران بودن روش ناوبری داپلری به دلیل قیمت بالای حسگرهای مورد نیاز، احتمال عدم دسترسی به سیگنال سامانه موقعیت یاب جهانی یا غیر قابل اعتماد بودن آن و همچنین به دلیل خطای انباشته در سامانه ناوبری اینرسی و هزینه بالای آن برای دقت های زیاد، در این تحقیق یک روش تخمین حلقه باز موقعیت شناور با استفاده از زاویه سمت و سرعت، ارایه شده است. با توجه به در اختیار نداشتن حسگر سرعت سنج، مقادیر سرعت حرکت شناور با اضافه کردن نویز به سرعت اندازه گیری شده توسط سامانه موقعیت یاب جهانی، شبیه سازی شده و برای اندازه گیری زاویه سمت شناور از داده های واقعی یک حسگر مغناطیسی استفاده شده است. به منظور ارزیابی الگوریتم پیشنهادی، دو تست مختلف در دریای مازندران انجام شده و داده های سرعت و زاویه سمت شناور ذخیره شده و سپس الگوریتم پیشنهادی به صورت برون خط در نرم افزار متلب (MATLAB) پیاده سازی و نتایج آن با داده های سامانه موقعیت یاب جهانی مقایسه شده است. نتایج حاکی از دقت قابل قبول الگوریتم ارایه شده در این مقاله است.

    کلیدواژگان: ناوبری دریایی، الگوریتم ناوبری مستقل از سامانه موقعیت یاب جهانی، ناوبری ارزان، تخمین حلقه باز موقعیت
|
  • Hadi Ardini *, Moslem Heidari Pages 1-14
    The issue of air aspiration is a major challenge for AUVs’ propulsion systems working based on combustion engines. Some AUVs have snorkels to take fresh air from sea surface, so keeping heights of these AUVs is important. A reliable and safe bilge sub-system survives the AUV in emergency cases. In this paper, a three layers supervisory control system has been employed to handle a bilge subsystem dealing with faults (e.g., pump failures) and allows to keep the inlet of the AUV’s snorkel upon sea water. The highest layer of the supervisory control system as a mission layer is modeled by a decision tree and the decision tree is built on petri net models. In addition, our results represented the bilge might not be sufficient to deal with the effects of water ingress. Using an accumulator in the supervisory control system to keep the height can improve fault tolerant of AUV after water ingress.
    Keywords: under water vehicle, bilge pump failures, accumulator, supervisory controller, Decision tree
  • Hassan Abyn, Amin Mahmoudi *, Saeid Jaamei, Pooyan Abdi Pages 15-27
    Floating structures play an important role in exploring the oil and gas from the sea. The motion response of the structure should be kept within a certain range to prevent damage to the risers and transmission pipes and, most importantly, the oil processing system. In this study, vertical acceleration of semisubmersible platform was simulated under regular wave in AQWA software. The results were compared to experimental results done in the marine technology center of university technology Malaysia. Semi motions in six degrees of freedom subjected to regular wave were investigated in time and frequency domains. Damping coefficients, added masses and wave forces under different incident wave angles and finally response amplitude of operations (RAOs) was obtained in the frequency domain. By transferring the data to the time domain and solving, the vertical acceleration was obtained. Acceleration causes crew seasickness, the worst of which occurs during a 20-second period. The Surge RAO have the highest value in the 20-second period equal to 5.5 and the Yaw RAO have the lowest value of 0.032 in the 20.91-second period. Comparing the obtained results with the laboratory results, it can be seen that the simulation performed on the motion of the semi-submersible platform has an average error of 10.41%.
    Keywords: vertical acceleration, semisubmersible platform, time domains, frequency domains, AQWA software
  • Sajjad Sabzivand, Kasra Pourkermani, Homayoun Yousefi, Seyed Nasser Saeidi Pages 28-36

    Surface temperature, evaporation and wind are the three main factors in water circulation in the Persian Gulf. This study was conducted to investigate the effect of climate change in the region on the growth and technical and economic development of Iranian maritime transport with a case study of Imam Khomeini port. For this purpose, monthly data from rainfall, temperature, wind and the amount of unloading and loading of oil and non-oil products were collected for 2008. The rate of change in each of the loading and unloading parameters during the months of the year and the rate of difference between loading and unloading were assessed by applying meteorological factors using the T-test. Finally, using multivariate linear regression, the relationships between each variable were determined by the amount of loads and unloads. According to the results of this study, the amount of precipitation in this port has the lowest rate and its effect on all loading and unloading operations is not significant. However, the effect of wind is negative for most loads, and the amount of this effect on the discharge of non-oil materials is very significant. Also, the difference between unloading and loading of non-oil materials is high, so that the amount of unloading of these materials compared to loading them in the same conditions is about 4 times, and this indicates the low export of non-oil materials. However, the amount of oil materials exports is much higher than its imports.

    Keywords: Imam Khomeini Port, Climate change, maritime transportation, Technical, Economic Growth, Development
  • Hossein Bagheri * Pages 37-47
    In this research for the study of geochemical changes and heavy metals contaminations in Gorgan Bay deposits, 5 sedimentary cores (K1,K3,K5,N1) were collected by using a gravity corer from different part of Gorgan bay. After geochemical analysis, the trend of each element was drawn up. The concentration range of toxic elements: arsenic (2.89-10.18 ppm), lead (9.88-43.8 ppm), copper (6.01-45.2 ppm), zinc (22.8-106.18 ppm), nickel (8.78-105.4 ppm), cobalt (5.38-44.18) and chromium (15.3-140.9 ppm) were obtained. Generally, the highest concentration of elements was observed in the surface parts of the cores and the lowest concentration was perceived at depths more than 50 cm. Enrichment factor index (EF) for all elements exception core K7 was less than 1-1.5 indicated natural sources for elements. Based on the average value of Cd, mcd, RI, the sediment contamination degree was defined as low pollution (expect in surfaces considerable), low contamination and low ecological risk, respectively. The pollution load index (PLI) was between 1 and 2, representative low pollution. Finally, the comparison of the concentration of selected elements in this area with the American and Canadian sediment quality guidelines signified the ranges between low risk to dangerous and harmful.
    Keywords: Gorgan Bay, elements, Sedimentary Cores, pollution
  • Majid Fattahi *, Maryam Kaveh Pages 48-66
    Todays, transit of goods is one of the most lucrative trades in the world, and naturally the countries that are in the path of transit corridors can benefit the most from this trade. The purpose of this study is presenting a model of transit development with the blue ocean approach in the Amirabad Port Special Economic Zone, in which the identified strengths, weaknesses, opportunities and threats were analyzed using the SWOT technique. The data collection tool in this research is a questionnaire, which has been distributed and collected among fifty port and maritime specialists. Also, the research method is descriptive-survey. After reviewing and during the mentioned steps, it was concluded that the strategy of Amirabad Port Special Economic Zone is in offensive state and for this reason, an offensive strategy should be applied.
    Keywords: Marketing strategy, Blue Ocean, Amirabad Port Special Economic Zone
  • Saeed Parvari, Ali Aminzadeh *, MohammadMoein Seif Pages 67-79

    This paper is dedicated to design of a low cost and GPS independent navigation system and also implementation of that on a boat. Exact position estimation of a boat is very important and critical in maritime security. There are several different methods for maritime navigation including Doppler navigation, GPS and INS as the three most common methods. With regard to high cost of Doppler navigation due to its expensive sensors, probability of GPS signals lost or distortion and also for cumulative errors in INS and pricey cost in its ultra-accurate types, in this research an open loop estimation method is presented using only heading angle and velocity of the vehicle. Due to lack of speed sensor, velocity of the boat is simulated by adding noise to the speed values measured by GPS. Furthermore real data of a magnetometer are used as the boat's heading angle measurements. In order to assess the suggested algorithm, two different tests are carried out in Mazandaran Sea and the speed and heading angle of the boat are stored during the mission and then off-line implementation of the proposed method is accomplished in MATLAB. Comparing the results with GPS measurements indicates acceptable and desirable performance of the suggested method.

    Keywords: Sea Navigation, GPS Independent Navigation Algorithm, Low Cost Navigation, Open Loop Position Estimation