فهرست مطالب

نشریه مهندسی دریا
پیاپی 34 (پاییز و زمستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/10/08
  • تعداد عناوین: 12
|
  • نعمت الله کریمی*، مسعود بحرینی مطلق، اشکان فرخ نیا، رضا روزبهانی، سیده معصومه بنی هاشمی صفحات 1-11

    هدف اصلی از انجام تحقیق حاضر، استفاده از داده های ماهواره ای به منظور استخراج نقشه های عمق سنجی سواحل دریاها و بخصوص دریای خزر است. بدین منظور حد فاصل بین نیروگاه نکا و بندر امیرآباد در استان مازندران به عنوان پایلوت انتخاب گردید. جهت استخراج نقشه عمق سنجی منطقه یاد شده، از تصویر ماهواره Landsat-OLI استفاده گردید. همزمان با گذر ماهواره از منطقه یاد شده، در حدود 2700 نقطه از اعماق 2 الی 11 متری دریای خزر، عمق سنجی صورت گرفت که 500 نقطه به عنوان نقاط کنترلی و مابقی نیز به عنوان نمونه های آموزشی مورد استفاده قرار گرفت. جهت استخراج نقشه عمق سنجی از روش رگرسیون خطی چندجمله ای استفاده گردید. همچنین جهت شناسایی بهترین مدل رگرسیونی و انتخاب بهترین متغیرهای مستقل برای برآورد عمق آب، از روش رگرسیون گام به گام استفاده شد. مقایسه بین نقشه عمق آب استخراج شده از تصویر ماهواره Landsat-OLI با نقاط کنترلی نشان داد که میزان RMSE این سنجنده در برآورد عمق آب مناطق ساحلی در حدود 0/4 متر با میانگین خطای استاندارد 7/6 درصد بوده است که با توجه به میزان کدورت آب دریای خزر و مواج بودن آن دقت قابل قبولی محسوب می گردد.

    کلیدواژگان: سنجش از دور، عمق سنجی، دریای خزر، ماهواره Landsat، رگرسیون
  • احمد رضایی مزیک*، عقیل حاج مومنی صفحات 13-24

    خیزآب طوفان های حاره ای یکی از پارامترهای کلیدی در طراحی سازه ها و مدیریت نوار ساحلی است. از این رو در مقاله حاضر به بررسی خیزآب ناشی از طوفان های حاره ای ناناوک و آشوبا در محدوده سواحل مکران پرداخته شده است. در تحقیق حاضر علاوه بر تحلیل اطلاعات ایستگاه های ترازسنجی جهانی، به بررسی اثرات شرایط مرزی و دقت میدان باد های داده های بازتحلیل، پارامتریک و مدل WRF در مدلسازی خیزآب پرداخته شده است. بررسی داده های اندازه گیری ترازسنجی در ایستگاه چابهار نشان دهنده حداکثر مقدار خیزآب 0/38 و 0/36 متر پس از اتمام زمان طوفان حاره ای مورد بررسی و اثرات ثانویه آن ها برای چندین روز در محدوده سواحل مورد مطالعه است. اعمال شرایط مرزی به صورت مغایرت تراز سطح آب  منجر به تدقیق مقادیر مدلسازی خیزآب می گردد. نتایج حاصل از میدان باد داده های بازتحلیل ERA5 و مدل WRF دقت مناسبی در محدوده سواحل مورد مطالعه داشته و از آن ها برای شبیه سازی خیزآب در محدوده سواحل مکران می توان استفاده نمود. حداکثر مقدار خیزآب بدست آمده بر اساس میدان باد ERA5 در ایستگاه چابهار در طوفان ناناوک و آشوبا به ترتیب برابر 0/25 و 0/34 متر بوده است.

    کلیدواژگان: سواحل مکران، طوفان حاره ای، اثرات ثانویه خیزآب، مغایرت تراز سطح آب، میدان باد بازتحلیل
  • اصغر مهدیان*، محمد مونسان، سعید حیدری کبریتی، بهروز شهریاری صفحات 25-35

    گلوله های معمولی در داخل آب با افت شدید سرعت مواجه می شوند و برد بسیار کوتاهی دارند. پدیده سوپرکاویتاسیون باعث می شود که تقریبا تمام بدنه گلوله توسط یک حباب گاز (یا خلا نسبی) پوشیده شود، لذا مقدار نیروی مقاوم پوسته ای در شرایط سوپرکاویتاسیون به شدت کاهش می یابد. مهمترین پارامترها در تحلیل یک گلوله سوپرکاویتاسیون شامل قطر پیشانی، شکل و زاویه راس آن، طول و نسبت طول به قطر گلوله و جرم آن، برد نهایی گلوله و انرژی عقب نشینی سلاح است. در این مقاله به دلیل ارتباط کمیت های جرم، طول و قطر گلوله باهم، جرم گلوله مستقل لحاظ می شود. با توجه به نیروهای وارد و الزامات طول حباب، برای قطر پیشانی نیز چند مقدار مشخص در نظر گرفته می شود. لذا پارامترهای طراحی به سه کمیت جرم، برد نهایی گلوله و انرژی عقب نشینی سلاح کاهش می یابند. با توجه به هدف گذاری حداکثر برد موثر و قید حداقل تغییر روی پوکه های موجود روند طراحی گلوله پایه گذاری می شود. با تعدیل بین کاهش انرژی عقب نشینی سلاح و افزایش برد گزینه های نهایی محدودتر می شوند. در این تحقیق با بررسی اثرات هریک از این پارامترها و صحت سنجی نتایج ، نحوه طراحی و انتخاب گلوله مناسب بیان می شود.

    کلیدواژگان: سوپرکاویتاسیون، انتخاب کالیبر، حباب، طراحی و تست
  • محمد توفیق تبریزی، محسن کرامتی*، امین رامش صفحات 37-48

    امروزه توسعه بنادر با استفاده از استحصال رسوبات بستر دریا بسیار مرسوم است، که البته با توجه به ماهیت مصالح مورد استفاده و البته روش اجرای آن، اغلب دارای ضعف در خصوصیات مهندسی به ویژه ظرفیت باربری و نشست می باشند. برای رفع بسیاری از این مسایل نیاز به بهسازی این خصوصیات در خاک است. یکی از روش های مرسوم بهسازی خاک استفاده از روش های تسلیح خاک است که اغلب دارای هزینه نسبتا بالایی در تامین مصالح و نحوه اجرای آن هستند، در این بین افزودن مواد ضایعاتی به خاک به دلیل وجود مزایای زیست محیطی و البته سهولت اضافه کردن آن در حین اجرای خاکریز، از جایگاه ویژه ای برخوردار بوده که با توجه به افزایش تولید انواع پلاستیک در دهه های اخیر، تصمیم گرفته شد در این پژوهش از خرده های پلی اتیلن ترفتالات ضایعاتی برای بهسازی خاک استفاده شود. در پژوهش حاضر سعی شده است با استفاده از دستگاه برش ساده دینامیکی، آزمایش های دینامیکی بر روی نمونه های خاک ماسه ای اخذ شده از بندر استحصالی انزلی در 2 حالت بدون الیاف و بهسازی شده با خرده های پت تحت اثر 3 سربار انجام شده و تاثیر افزودن این مواد ضایعاتی بر پارامترهای دینامیکی خاک مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه با انجام آزمایش بندر المنت بر روی نمونه های مشابه اثر این افزودنی بر سرعت موج برشی و همچنین مقدار مدول برشی حداکثر بررسی شده است.

    کلیدواژگان: برش ساده سیکلیک، مدول برشی خاک، میرایی خاک، بندرالمنت، پلی اتیلن ترفتالات(پت)
  • ناصر شابختی، سعید غفارپور جهرمی*، بهزاد رحیمی صفحات 49-59

    در این مقاله یک روش تحلیلی برای ارزیابی شمع های منفرد تحت بارگذاری جانبی به روش ماتریس سختی توسعه یافته است که در این روش رفتار غیرخطی برای سختی خاک و صلبیت خمشی شمع در نظر گرفته شده است. در این روش توابع حالت حدی ضمنی استفاده و تحلیل به روش قابلیت اطمینان پایه ریزی شده است. دو نوع خرابی در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفته که شامل تغییر مکان جانبی سرشمع و همچنین لنگر خمشی حداکثر در طول شمع می باشند. شاخص قابلیت اطمینان با استفاده از یک الگوریتم برای روش قابلیت اطمینان مرتبه ی اول (FORM) و بر اساس دیدگاه بیضی گون در فضای اصلی متغیرهای تصادفی مورد ارزیابی قرار می گیرد. در این پژوهش همچنین تغییر پذیری مکانی مشخصات خاک با استفاده از روش خود همبستگی مکانی نیز مدل می شود. در این بررسی صحت سنجی از طریق مشتق گیری عددی، مقایسه نتایج با شبیه سازی مونت کارلو براساس نمونه برداری با اهمیت و همچنین تحلیل حساسیت نیز انجام شده است.

    کلیدواژگان: شمع، بار جانبی، قابلیت اطمینان، تغییر پذیری مکانی، رفتار غیرخطی
  • سیده فاطمه احمدتبار سرخی، علی عسگری* صفحات 61-72

    با گذشت سال ها استفاده از انرژی های فسیلی، در حال حاضر استفاده از انرژی های پاک و تجدیدپذیر رشد روزافزونی دارد. توربین های بادی فراساحلی یکی از شیوه های بهره مندی از انرژی های پاک است. این نوشتار به بررسی پاسخ های دینامیکی توربین بادی فراساحلی بر روی مونوپایل در خاک ماسه ای اشباع تحت بار باد و موج به طور مجزا و تواما می پردازد. بار باد با کمک تابع چگالی طیفی و تحت سرعت های مختلف محاسبه و به پره و برج توربین اعمال می شود. برای شبیه سازی امواج تصادفی از طیف پیرسون-موسکوویتز و محاسبه نیروی امواج دریا بر بدنه مونوپایل از تیوری پراش استفاده می شود. مدل های مورد بررسی به صورت سه بعدی شبیه سازی شده و به کمک زبان برنامه نویسی TCL نوشته شده است و با استفاده از نرم افزار متن باز اپنسیس، تحلیل می شوند. تاثیرات چندین پارامتر بر روی پاسخ های دینامیکی سیستم مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد که لازم است ترکیبی از بار باد و موج در طراحی توربین بادی فراساحلی در نظر گرفته شود.

    کلیدواژگان: توربین بادی فراساحلی، باد، موج، مونوپایل، اپنسیس
  • محمدتقی ثابت*، حسین بهروز، حسین نورمحمدی صفحات 73-83

    یکی از پارامترهای مهم در ناوبری یک رونده هوشمند زیرسطحی، تخمین سرعت است. حسگرهای سرعت آبی متنوعی وجود دارند که با استفاده از تکنولوژی های متفاوت قابلیت اندازه گیری سرعت یک رونده در زیرسطح را دارند. از جمله این حسگرها می توان به حسگرهای سرعت آلتراسونیک، الکترومغناطیس، نوری، پدلویل و داپلری اشاره نمود. در این مقاله هدف طراحی و ساخت یک حسگر سرعت آبی ارزان قیمت بر مبنای فشار تفاضلی بوده که با استفاده از قانون برنولی میزان سرعت یک رونده زیرسطحی را محاسبه می کند. برای بررسی عملکرد حسگر پیشنهادی، مجموعه تستی ساخته شده شده و در حوضچه کشش آزمایشگاه دریایی ملی ایران (NIMALA) تست شده است. به منظور بررسی دقت حسگر پیشنهادی، حسگر سرعت نصب شده روی ارابه کشش به عنوان حسگر مرجع در نظر گرفته شده است. در نهایت نتایج نشان داده که در محدوده سرعت 0.5 تا 4.5 متر بر ثانیه دقت اندازه گیری سرعت در محدوده 0.05 متربرثانیه است.

    کلیدواژگان: رونده هوشمند زیرسطحی، حسگر سرعت آبی، قانون برنولی، فشار تفاضلی
  • مرضیه صیادی، محمدرضا زارعی* صفحات 85-98

    طراحی خطوط مهار سازه های شناور یکی از بخش های مهم در روند طراحی سازه های فراساحلی است. برای طراحی و ارزیابی عملکرد خطوط مهار، معیارهایی نظیر استحکام نهایی و خستگی تعریف شده که برای بررسی آنها باید ابتدا نیروی کششی خط مهار تحت تاثیر نیروهای محیطی محاسبه شود. نیروهای کششی خطوط مهار یک سازه شناور در شرایط واقعی متغیرهایی تصادفی هستند، لذا برای بررسی استحکام خطوط مهار ابتدا باید توزیع آماری نیروی کششی آنها محاسبه شود. در این تحقیق بررسی آماری کشش مهار یک سکوی نیمه شناور به همراه توربین بادی، که توسط سه خط مهار کاتنری-زنجیری در دریا ثابت شده، انجام شده است. تحلیل هیدرودینامیکی سازه توسط نرم افزار ANSYS-AQWA انجام شده و مشخصات محیطی سازه برای دریای مدیترانه در نظر گرفته شده که از استاندارد DNVGL استخراج شده است. در طول عمر سازه بدلیل خوردگی قطر زنجیر مهار کاهش می یابد از این رو در این تحقیق سعی شده است تا با درنظرگرفتن خوردگی با نرخ ثابت سالانه، وضعیت خطوط مهار از منظرنیروهای کششی مورد بررسی قرار گیرد. در طول عمر سازه در اثر خوردگی و درنتیجه کاهش سختی محوری کشش خطوط مهار سازه کاهش خواهد یافت. این مقدار کاهش برای خط مهار بحرانی سازه در بازه های زمانی 10 ساله از طول عمر 30 ساله آن بترتیب 5.4، 13.1 و 21.3 درصد می باشد.

    کلیدواژگان: توربین بادی شناور، تحلیل هیدرودینامیکی، خطوط مهار، کشش مهار، توزیع آماری
  • پیمان کشاورز آب پرده، مسیح ذوالقدر*، سید محمدعلی زمردیان صفحات 99-110

    یکی از سیاست های مهم کشورهای کم آب نظیر ایران، شیرین سازی آب دریا برای استفاده صنعتی، کشاورزی و شرب از آن می باشد. قبل از شیرین سازی آب دریا، نیاز به انتقال آن بوده که خود مستلزم هزینه ی زیادی است. در این پژوهش یک نوع مبدل انرژی امواج از نوع صفحه ای، جهت تامین انرژی لازم، به منظور انتقال آب دریا به سواحل و سایت های آب شیرین کن صرفا به وسیله ی انرژی امواج مورد توجه قرار گرفته است. بدین منظور تاثیر پارامترهای دستگاه مبدل انرژی موج (عرض و ارتفاع صفحه)، ویژگی های جریان (عمق آب و دوره تناوب موج) و شیب ساحل بر عملکرد دستگاه مبدل انرژی در یک مطالعه ی آزمایشگاهی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که اگرچه بطور طبیعی با افزایش عرض صفحه راندمان نیز افزایش می یابد، اما پهنای آن نباید از یک حد معین بیشتر شود. بطور خلاصه با افزایش 35 و 71 درصدی عرض صفحه، فشار خروجی به ترتیب  1.58 و  2.82 برابر شده است. عمق آب نیز با افزایش 13 و 27 درصدی، به ترتیب ابتدا منجر به افزایش حداکثر  3.44 برابری فشار آب و سپس منجر به کاهش حداکثر 1.68 برابری فشار آب شده است. همچنین از آزمایشات مربوط به ارتفاع صفحه مبدل انرژی نتیجه شد، زمانی که صفحه متحرک، غیرمستغرق باشد، فشار آب دستگاه حداقل 2.05 برابر بیشتر از حالت مستغرق آن خواهد بود. برای شیب ساحل، با %63 افزایش شیب (از شیب 1:5 به شیب 1:3)، فشار %47.25 درصد افزایش یافته و به ازای 5 برابر شدن شیب (از شیب 1:5 به شیب قایم) نیز فشار، 2.14 برابر شده است. برای دوره تناوب موج، با %15 افزایش دوره، فشار %17.02 کاهش یافته و به ازای %25 افزایش دوره نیز، فشار %81.58 کاهش یافته است. در این مطالعه مجموعا 165 آزمایش انجام شده و مبدل انرژی صفحه ای به عنوان روشی مناسب و کم هزینه جهت انتقال آب دریا به ساحل ارزیابی شده است.

    کلیدواژگان: انتقال آب دریا، مبدل انرژی موج، عمق آب، عرض صفحه، دوره ی موج
  • مرتضی حق پرست، احسان طاهری* صفحات 111-121

    وجود ساختار ارتباطی سوییچ شونده دریک سیستم چندعاملی باعث می شود که ماتریس های مجاورت، درجه و لاپلاسین گروه و در نهایت مقدار ویژه فیدلر آن بطور مدام تغییر نموده و متعاقبا اجماع گروه را تحت تاثیر قرار دهند. در این تحقیق هدف طراحی پروتوکل اجماع مناسب جهت تحقق همگرایی گروهی و ایجاد یک آرایش حرکتی شش ضلعی در یک گروه از شناورهای بدون سرنشین زیرسطحی با در نظر گرفتن سوییچینگ بین عامل ها می باشد. برای این منظور ابتدا مدل ریاضی شش درجه آزادی غیر خطی هر ربات ارایه و سپس به کمک نظریه گراف ها ارتباط بین عامل های گروه مدلسازی می شود. سپس الگوریتم کنترل اجماع رهبر-پیرو جهت شکل دهی یک آرایش شش ضلعی فی مابین ربات راهبر و ربات های پیرو طراحی می گردد. الگوریتم کنترل اجماع پیشنهادی طی چند دو سناریو متفاوت: 1- سوییچینگ بین توپولوژی ارتباطی ربات های پیرو، 2- سوییچینگ بین توپولوژی ارتباطی ربات های پیرو همراه با عامل تاخیر، مورد اعتبار سنجی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: ربات بدون سرنشین خودمختار زیرسطحی، کنترل آرایش، اجماع، سیستم چند عاملی، ساختار سوئیچ شونده
  • تقی علی اکبری، مهدی عجمی*، محمد مونسان صفحات 123-132

    این مقاله به ارایه یک روش جدید ابداعی برای کاهش غلتش و پایدارساز کشتی ها با استفاده از تورهای ماهیگیری معمولی می پردازد. بررسی و کنترل رفتار شناور در امواج، از دغدغه های اصلی طراحان کشتی بوده است. روش های مختلفی برای پایدارسازی کشتی در امواج استفاده شده است مانند مخازن ضدغلتش، ژیرو استبلایزر و بالکهای ضدغلتش که هریک مزایا و معایب خاص خود را دارند. در این مقاله، بررسی المان تور جهت کاهش دامنه رفتار در امواج و در حالت ایستایی به روش آزمایشات مدل فیزیکی شناور انجام شده است. آزمایشات مدل در حوضچه کشش آزمایشگاه ملی دریایی شهدای خلیج فارس با استفاده از دو نمونه تور با مش مختلف جهت مقایسه رفتار تور، انجام شده است. ایده استفاده از المان تور جهت کاهش دامنه حرکات در امواج، برای اولین بار در این تحقیق ارایه شده و مشابه داخلی و خارجی ندارد. یافته های حاصل از این تحقیق برای شناور پروازی نشان از کاهش دامنه حرکات تا 20 درصد در امواج منظم دارد. طول مدل درنظرگرفته شده برابر با 2.5 متر بوده و ملزومات روش انجام آزمایشات بر اساس دستورالعمل انجام آزمایشات دریامانی ITTC صورت گرفته است.

    کلیدواژگان: پایداری سازی، تور ماهیگیری، امواج منظم، دریامانی، پیچ
  • محمدرضا نجفی*، محمدجواد یارمحمدی صفحات 133-142

    تخمین نیروهای هیدرودینامیکی ناشی از حرکت شناور بر روی موج و پاسخ ارتعاشی ناشی از آن دارای اهمیت بسیار بالایی در طراحی سازه شناور است. در این مقاله تحلیل مودال و تحلیل نیرویی بارهای وارده بر شناور کاتاماران در دامنه فرکانس و زمان و در جهت هیو و پیچ شناور و با در نظر گرفتن میرایی ذاتی بدنه صورت گرفته است. در این تحلیل ها نیروهای وارده بر شناور از قبیل فرود-کریلوف، تفرق، جرم و میرایی افزوده در فضای فرکانس و زمان موردبررسی قرار می گیرد. در ادامه با استفاده از روش المان محدود و به کارگیری روش تعامل سازه-سیال، حرکت شناور بر روی امواج منظم مدل سازی می شود. با بررسی نتایج شبیه سازی و مقایسه آن با روش های عددی- تجربی گذشته، می توان دریافت که نتایج به دست آمده دارای تطابق مناسب و خطای کمتر از 10 درصد است لذا می توان از روش ارایه شده به منظور تخمین نیروهای وارده بر شناور استفاده نمود.

    کلیدواژگان: نیروهای هیدرودینامیکی، کاتاماران، جرم افزوده، میرایی افزوده، تعامل سازه-سیال
|
  • Neamat Karimi*, Masoud Bahreinimotlagh, Ashkan Farokhnia, Reza Roozbahani, Seyedeh Masoumeh Bani Hashemi Pages 1-11

    The main goal of the present study is to use satellite data to extract bathymetry maps of coastlines and especially the shores of the Caspian Sea. For this purpose, the area between the Neka power plant and Amirabad port in Mazandaran province was selected as a pilot. Landsat-OLI satellite image was used to extract the bathymetry map of the study area. Simultaneously with the path of the satellite, about 2700 points from the depths of 2 to 11 meters of the Caspian Sea, was measurement, of which 500 points were used as control points and the rest as training samples. The polynomial linear regression method was used to extract the bathymetry map. Also, a stepwise regression method was used to identify the best regression model and select the best independent variables to estimate the depth. Comparison between the water depth map extracted from the Landsat-OLI satellite image with the control points showed that the RMSE value of this sensor in estimating the coastal water depth was about 0.4 m with an average standard error of 7.6%. By considering the turbidity and roughness of the seawater of Caspian Sea, the obtained result is an acceptable accuracy.

    Keywords: Remote Sensing, Bathymetry, Caspian Sea, Landsat Satellite, Regression
  • Ahmad Rezaee Mazyak*, Aghil Hajmomeni Pages 13-24

    Tropical cyclone storm surge is one of the key parameters in the design of coastal structures and shoreline management plans. Therefore, the storm surge of the Nanauk and Ashooba tropical cyclone has been investigated on the Makran coasts. In this study, in addition to the analysis of the global sea level monitoring station data, the effects of boundary conditions and wind field accuracy of reanalysis, parametric and WRF model data have been investigated in storm surge modeling. Analysis of water level observations shows that the maximum storm surge (0.38 and 0.36 m) occurred after the tropical cyclone landfall. Furthermore, the secondary effects of tropical cyclones cause the movement of the water body and storm surge for several days. Considering the Sea Surface Anomaly (SSA) as the open boundary condition has led to improved numerical model results. The storm surge results of the ERA5 and WRF wind field have appropriate accuracy in Makran coasts. The maximum value of storm surge obtained based on ERA5 wind field at Chabahar station in Nanauk and Ashooba tropical cyclone is 0.25 and 0.34 m, respectively.

    Keywords: Makran coasts, Tropical cyclone, Secondary effect of storm surge, Sea surface anomaly (SSA), Reanalysis wind field
  • Asghar Mahdian*, Mohammad Moonesun, Saeed Heydari Kebriti, Behrooz Shahriari Pages 25-35

    Ordinary projectiles in the water usually experience a sharp drop in speed and a have a very short range of several meters. Super cavitation causes the entire body of the projectile to be covered by a cavity of gas (relative vacume). For this result the amount of frictional resistance under super cavitation conditions decreases significantly. In fact, the analysis of super-cavitation projectile is strongly dependent on cavitator diameter and its shape, ratio of length to projectile diameter, projectile mass, projectile diameter, final projectile range, recoil energy of the weapon. In this paper, the mass of projectile assumed to be independent paremeter. On the other hand because of bubble requirements, for cavitator some diameters are assumed. For this reason, design variables reduses to three quantity: mas and final range of projectile and recoil energy of weapon. According to required maximum range and minimum cost with trade off   beatween recoil energy and range, final options are limited. In this article the effects of each of these parameters and how they are analyzed by analytical relationships and their validation are explained.

    Keywords: Super-cavitation, Calibre selection, Cavity, Design, Test
  • Mohammad Tofigh Tabrizi, Mohsen Keramati*, Amin Ramesh Pages 37-48

    Nowadays, the development of ports and the construction of artificial harbors using seabed sediments is widespread. However, due to the nature of the material used and the method of implementation, often have weakness in engineering characteristics, especially bearing capacity and settlement of the soil. To solve many of these problems, this is essential to improve these characteristics in the soil. One of the common soil improvement methods is soil reinforcement methods, which are often costly because of the costs of supply of material and the implementation. The addition of waste materials to the soil is a proper way to reinforce the ground because of its environmental benefits and the ease of adding it during embankment implementation. Moreover, due to the increase in plastics production in recent decades, it was decided to use waste polyethylene terephthalates for soil improvement in this study. After sample preparation, dynamic tests were performed on soil samples (Bandar Anzali sand) in two treated and untreated cases under various vertical loads by the dynamic Simple Shear apparatus. Then the effect of adding this material on dynamic parameters of the soil was investigated. Afterward, by performing the bender element Tests on similar samples, the additive effect on shear wave velocity and maximum shear modulus has been considered.

    Keywords: cyclic simple shear, Soil shear modulus, Damping soil, Bender element, polyethylene terephthalate (PET)
  • Naser Shabakhty, Saeed Ghaffarpour Jahromi*, Behzad Rahimi Pages 49-59

    In this paper, an analytical method for evaluating single piles under lateral loading by stiffness matrix method has been developed in which nonlinear behavior for soil stiffness and flexural stiffness of piles. In this method, the implicit limit state functions are used and the analysis is based on the reliability method. Two types of failures have been investigated in this study, which include lateral displacement of the pile head as well as the maximum bending moment along the pile. The reliability index is evaluated using an algorithm for the first-order reliability method (FORM) and based on the elliptical method using random variables. In this study, spatial variability of soil characteristics is also considered using spatial autocorrelation method. In this research, validation of the results using numerical derivation and comparison with Monte Carlo simulations based on important sampling was done and also sensitivity analysis was conducted too.

    Keywords: Pile, Lateral load, Reliability, Spatial variability, Nonlinear behavior
  • Seyedeh Fatemeh Ahmadtabar Sorkhi, Ali Asgari* Pages 61-72

    After years of using fossil fuels, the use of renewable energy is now growing. Offshore wind turbines are one of the ways to benefit from clean energy. This article studies the dynamic reactions of offshore wind turbine (OWT) supported on monopile foundation in saturated soil under wave and wind loads separately and combined. The wind load was calculated using the power spectral density function with different velocities and applied to the turbine blade and the turbine tower. To modeling the random waves the Pierson-Moskowitz spectrum is used and the force of sea waves on the body of monopile calculation is based on the diffraction theory. The models are simulated in three-dimensional and written with the help of TCL programming language and analyzed with open-source software OpenSees. The effects of several factors on the dynamic responses of the models are investigated. The results are shown that it is essential to examine the combination of wave and wind loads in the analysis and design of OWT.

    Keywords: Offshore wind turbine, Wind, Wave, Monopile, OpenSees
  • MohammadTaghi Sabet*, Hossein Behroz, Hossein Nourmohammadi Pages 73-83

    Speed estimation is one of the important parameters in navigation of an Autonomous Underwater Vehicle (AUV). Varied underwater speed sensors exist that they use of different technologies for measuring of an underwater speed. For example, ultrasonic, electromagnetic, optical and paddlewheel speed sensors and Doppler Velocity Log (DVL) are used for water speed measuring. The purpose of the article is designing and manufacturing of a differential pressure based speed sensor that measures an AUV speed by using of Bernoulli’s low. For analyzing of the proposed sensor, it is tested in the towing tank of the National Iranian Marin Laboratory (NIMALA). For determining of the sensor measurement accuracy, the sensor data is compared with an accurate speedometer that is installed on the towing tank. With analyzing of the results, the sensor accuracy is 0.05 (m/sec) in speed range 0.5-4.5 (m/sec).

    Keywords: AUV, water speed sensor, Bernoulli’s low, differential pressure
  • Marzieh Sayyadi, MohammadReza Zareei* Pages 85-98

    The mooring design of floating structures is one of the important parts in the design process of offshore structures. To design and evaluate the performance of mooring lines, criteria such as ultimate strength and fatigue have been defined. In real conditions, mooring forces are random variables, so to check the strength, the statistical distribution of mooring forces under the influence of environmental condition must be calculated at first. In this article, a statistical study of the mooring force of a semi-submersible offshore wind turbine, which is stabled by three catenary-chain mooring lines, has been considered. Hydrodynamic analysis of the structure was performed by ANSYS-AQWA software and the environmental characteristics of the area were extracted from the DNVGL standard for the Mediterranean Sea. During the life of the structure, due to corrosion, the diameter of the mooring chain decreases. Therefore, in this research, the condition of the mooring lines from the perspective of tensile forces has been investigated by considering the corrosion at a constant annual rate. During the life of the structure, due to corrosion and as a result the reduction of the axial stiffness, the tension of the mooring lines will be reduced. This amount of reduction for the critical mooring line in 10-year intervals of its 30-year lifetime is 5.4, 13.1 and 21.3 percent, respectively.

    Keywords: Floating offshore wind turbine, Hydrodynamic analysis, Mooring lines, Mooring tension, Statistical distribution
  • Peyman Keshavarz Ab Parde, Masih Zolghadr*, Seyed MohammadAli Zomorodian Pages 99-110

    One of the most important policies of water-scarce countries such as Iran is the desalination of seawater for industrial, agricultural and drinking use. Before desalinating seawater, it needs to be transferred, which is a costly process. In this research, the flap-type wave energy converter was considered to provide the necessary energy to transfer seawater to a desalination plant by merely using wave energy. For this purpose, the effects of wave energy converter parameters (paddle width and height), flow properties (water depth and wave frequency), and the slope of the shore on the performance of the wave energy convertor were investigated in a laboratory study. Although the efficiency naturally increased with increasing width of the flap, it should not exceed a certain limit. In short, with 35% and 71% increase in the width of the flap, the output pressure increased 1.58 and 2.82 times, respectively. An increase of 13% and 27 % in water depth first led to a maximum increase of 3.44 times in water pressure and then led to a decrease of a maximum of 1.68 times. Experiments with the height of the flap also showed that when the rotating flap was non-submerged, the water pressure of the device was at least 2.05 times higher than that in its submerged state. For the slope of the shore, with 63% increase in slope (from 1: 5 slope to 1: 3 slope), the pressure increased by 47.25%, and when the slope was increased five times (from 1: 5 slope to vertical slope), the pressure increased by 2.14 times.  For the period of the wave, with a 15% increase in the period, the pressure decreased by 17.02%, and for a 25% increase in the period, the pressure decreased by 81.58%. In this study, a total of 165 experiments were performed and the flap-type wave energy converter was evaluated as a suitable and low-cost method for transferring seawater to shore.

    Keywords: seawater transfer, wave energy converter, water depth, paddle width, wave period
  • Mortaza Haghparast, Ehsan Taheri* Pages 111-121

    The presence of switchable communication topologies in a multi-agent system‏ causes the adjacency, degree, and Laplacian matrices of the group, and finally, its Fiedler eigenvalue, to constantly change, thereby affecting the group consensus. The key motivation of this study is to design an appropriate control law to achieve group consensus and create a hexagonal motion formation in a group of autonomous underwater vehicles by considering switching communication topologies between agents. For this purpose, first, the six degrees of freedom mathematical model of each AUV is presented and then the relationship between the agents of the group is modelled through the graph theory. The leader-follower consensus control algorithm is then designed to form a hexagonal arrangement between the leader and the follower robots. The proposed consensus control algorithm has been assessed in two different scenarios: 1- Switching communication topology between the follower robots, 2- Switching communication topology between the follower robots with time delay factor.

    Keywords: Autonomous Underwater Vehicle, Formation Control, Consensus, Multi-Agent System, Switching Topologies
  • Taghi Aliakbari, Mehdi Adjami*, Mohammad Moonesun Pages 123-132

    This article presents a new innovative method to reduce the motions and stabilizing the ships using the ordinary fishing net. The study of ship motions in the waves has been the main concerns of ship designers. Some methods have been used to stabilize the ship in the waves, such as stabilizing tanks, gyro stabilizers and fin stabilizer, which these have their own advantages and disadvantages. In this paper, the study of the net element to reduce the amplitude of Pitch motion in the regular waves in the static state has been done by experiments in a towing tank. The model experiments were performed in the towing tank of National Iranian Marine Laboratory (NIMALA) using two kinds of net with different meshes to compare the effects. The innovative idea of using the fishing net element to reduce the ship motions in the waves was presented for the first time in this research. The findings of this study for the planing craft show a reduction in Pitch motion of up to 20% in regular waves. The length of the model is 2.5 meters and the requirements of the test method are based on the ITTC marine testing instructions.

    Keywords: Stabilizer, Fishing Net, Regular Waves, Seakeeping, Pitch
  • MohammadReza Najafi*, MohammadJavad Yarmohammadi Pages 133-142

    Estimation of the hydrodynamic forces due to the motion of the ship on wave and the resulting vibrational response is of great importance in the design procedure of ship structure. In this paper, modal analysis and force study of loads on the catamaran float in the frequency and time domain and in the direction of Heave and Pitch and taking into account the inherent damping of the hull has been done. In proposed analyzes, the forces acting on the vessel such as Frude-Krylov, diffraction, added mass and damping are investigated. Then, using the finite element method and using the structure-fluid interaction method, the ship motion is modeled on regular waves. By examining the simulation results and comparing it with the past numerical-experimental methods, it can be seen that the obtained results have a good accuracy and also an error of less than 10%, so the proposed method can be used to estimate the forces on the ship.

    Keywords: Hydrodynamic forces, Catamaran, Added mass, Added damping, Solid-Structure interaction