فهرست مطالب

مهندسی شناورهای تندرو - پیاپی 60 (بهار و تابستان 1401)

نشریه مهندسی شناورهای تندرو
پیاپی 60 (بهار و تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/11/02
  • تعداد عناوین: 8
|
  • وحید آئینی*، احسان یاری، محمدحسین قائدشرف، هادی مهدوی تلارمی صفحات 3-16

    سیستم رانش پمپ جت از انواع سیستم های پیشرانش دریایی می باشد که نیروی تراست را بر اساس روش اختلاف ممنتوم ایجاد می کند. پمپ جت در درجه اول برای وسایل نقلیه زیرآب طراحی شده است. سیستم رانش پمپ جت به دلیل پنهان کاری و عملکرد عالی آن بسیار مورداستفاده قرارگرفته است، اما به دلیل محرمانه بودن و پیچیدگی آن، جزییات کمی منتشرشده است. رفتار این سیستم پیشرانش تا حدود زیادی مشابه پمپ های جریان محوری می باشد. اجزای اصلی سیستم رانش پمپ جت شامل داکت، موتور، استاتور، هاب و باس می باشند. موتور با تعداد تیغه های مشخص بر روی هاب نصب شده و استاتور نیز از سمت ریشه به هاب و از سمت نوک به سطحی داخلی داکت چسبیده است. پمپ جت ها ازنظر آرایش قرارگیری موتور و استاتور در داخل داکت و همچنین مکانیزم چرخش به چهار دسته طبقه بندی شده اند: پیش چرخش، پس چرخش، رینگ محرک و دوتایی ناهمسانگردی. نوع پیش چرخش نویز و راندمان کمتری نسبت به نوع پس چرخش دارد و به نوعی از سیستم های پیشرانش فوق بی صدا محسوب می شود. با توجه به مزایای بشمار استفاده از قوای محرکه هسته ای در زیردریایی ها و سایر وسایل نقلیه دریایی، پمپ جت با توجه به مزایای آکوستیکی و همچنین محدودیت های پدیده مسمومیت با زنون و کاهش توان در رآکتورهای هسته ای، کاندید مناسبی برای سیستم های پیشران دریایی با محرک هسته ای به نظر می رسد. در این پژوهش سعی بر این است که این نوع پیشران معرفی و مزایای آن بررسی شود.

    کلیدواژگان: پمپ جت، سیستم های پیشرانش، موتور، استاتور، شناور
  • سجاد حاجی زاده*، مهشید عمله کارسنگی صفحات 17-25

    در چند دهه اخیر شناورهای تندرو اهمیت فوق العاده ای پیداکرده اند و برای دستیابی به سرعت های بالا فرم بدنه های مختلفی پیشنهاد، طراحی و ساخته شده اند. شناورهای تندرو به چهار گروه شناورهای تک بدنه، هیدروفویلی، اثر سطحی و چند بدنه تقسیم می شوند. در اینجا، تمرکز اصلی بر روی شناور های سرشی (اسپری ریل) میباشد. شناورهای تندرو سرشی برای رسیدن به سرعتهای بالا و مدنظر طراح با چالشهای مختلفی روبرو هستند. شناورهای با مقطع عرضی V شکل نیروی برآی هیدرودینامیکی را به خوبی ایجاد نمی کنند. یک روش برای ایجاد نیروی برآی هیدرودینامیکی در شناورهای تندرو اضافه نمودن اسپری ریل در راستای طولی بدنه می باشد. هنگامیکه آب به طرف کناره شناور جریان می یابد، با استفاده از اسپری ریل جریان آب به سمت پایین هدایت داده شده و باعث نیروی برآی هیدرودینامیکی می شود.در این پایان نامه با در دست داشتن تحلیل آزمایشگاهی شناور سرشی در شرایط آب آرام یکبار با اسپری ریل در موقعیت مکانی %24 آبخور و یکبار بدون نصب اسپری ریل، که شامل تریم ، مقاومت و جابه جایی ارتفاع مرکز ثقل شناور می باشد، با تحلیل عددی آن در شرایط کاملا یکسان مقایسه شده است که داری درصد خطای قابل قبولی می باشد.این بهینه سازی در شناور که با اعمال اسپری ریل انجام می شود،تریم و مقاومت را در سرعت های بالا به میزان قابل توجی کاهش می دهد و همچنین تغییرات ارتفاع مرکز ثقل را نیز افزابش میدهد.این پایان نامه میتواند مرجع معتبری برای بهبود عملکرد شناور های پروازی در آینده باشد.

    کلیدواژگان: تحلیل عددی، تندرو سرشی، شبیه سازی عددی، شناور سرشی، اسپری ریل
  • ادیب سوزنی*، میثم محرابیان صفحات 26-44
    یکی از کاربری های راهبردی موتورهای بنزینی، کاربرد آن در مصارف دریایی می باشد. در حالت نصب عمودی موتور که تفاوت زیادی با حالت افقی دارد، جهت نیل به تغییر کاربری می بایست تغییرات اساسی در سامانه های موتور مبنا که از جمله با اهمیت ترین آن ها سامانه خنک کاری است، ایجاد کرد. در واقع توسعه موتور دریایی بدون توسعه همزمان سامانه خنک کاری ناقص می باشد. در این پروژه خنک کاری اجزای موتور ارتقاءیافته دریایی سازی شده توسط دو مدار باز و بسته صورت می گیرد. با توجه به طراحی انجام شده، سامانه خنک کاری در مدار باز شامل یک خنک کن روغن، یک خنک کن میانی هوا و یک مبدل آب شیرین می باشد. هدف اصلی این پروژه، طراحی مبدل های حرارتی موردنیاز در مدار باز خنک کاری می باشد. با استفاده از نرم افزار HTRI برای هر یک از مبدل های هوا، روغن و آب شیرین 4 نوع طراحی ارایه گردید. هر سه مبدل حرارتی مورد نیاز در سامانه خنک کاری مدار باز موتور، از نوع پوسته و لوله در نظر گرفته شده و بدلیل جلوگیری از خوردگی تجهیزات و رسوبزا بودن آب دریا (سیال سرد)، این سیال در هر سه مبدل درون لوله جریان دارد و سیال گرم (هوا، روغن و آب شیرین) در سمت پوسته جریان دارند.در مبدل اینترکولر طراحی های شماره 2 و 3 به دلیل وزن کمتر و ضریب انتقال حرارت بالاتر برگزیده شدند (با توجه به تعداد پاس های لوله آنان). در مبدل خنک کن روغن طراحی های شماره 2 و 4 مزایای بهتری داشته و انتظارات را برآورده می کند. همچنین در مبدل خنک کن آب شیرین طراحی های شماره 2 و 4 برتر شناخته شد.
    کلیدواژگان: موتور تنفس طبیعی، توربوشارژر، توان ترمزی، گشتاور ترمزی، GT-Power
  • رامین صالح پور* صفحات 45-51

    گذشت زمان و پیشرفت علم و نیاز به متریال با کارایی خاص در صنعت ، منجر به ساخت موادی با خواص مشخص شده که در آن عیوب و نقاط ضعف یک ماده توسط ماده ای دیگر بهبود پیدا می کند. در واقع این مواد مرکب که تحت عنوان کامپوزیت شناخته می شوند از یک جز به نام زمینه یا ماتریکس و جزیی دیگر به نام تقویت کننده تشکیل شده است. حال اگر ابعاد یکی از اجزا تشکیل دهنده کامپوزیت در مقیاس نانو باشد به این مواد نانو کامپوزیت گفته می شود. در این مقاله در ابتدا به تعریف کامپوزیت ها و نانو کامپوزیت ها پرداخته شده و چگونگی پیدایش آن ها بازگو و در ادامه به دسته بندی کامپوزیت ها از جنبه طبیعی یا مصنوعی بودن پرداخته می شود؛ سپس نانو کامپوزیت ها بر اساس پایه یا زمینه آن ها تقسیم بندی خواهد شد. در بخش بعدی در مورد مواد نانوکامپوزیت پلیمری و نوع خاص آن یعنی نانو لوله های کربنی توضیحاتی ارایه می شود و به انواع نانو لوله های کربنی و نقاط قوت و ضعف آن ها پرداخته شده و در پایان به چالش های پیش رو در ساخت مواد نانو کامپوزیت پلیمری اشاره خواهد شد.

    کلیدواژگان: کامپوزیت، نانو کامپوزیت، نانو کامپوزیت پلیمری، نانو لوله کربنی
  • محمودرضا عباسی کاریزبالا* صفحات 52-59

    دنباله تولید شده توسط شناورهای در حال حرکت را که می توان با چشم انسان مشاهده کرد، ممکن است تا ده ها کیلومتر در اقیانوس باز ادامه یابد و از راه دور قابل تشخیص باشد. این دنباله دارای اجزا و قسمت های مختلفی است که کاملا تابع شرایط حرکتی و هندسی شناورها است و مطالعات بسیار زیادی بر روی شناخت آنها انجام گرفته است. اهمیت اصلی این مطالعات را شاید بتوان برای آشکار سازی و شناسایی خودکار و از راه دور این شناورها براساس الگوهای دنباله های تولید شده توسط آنها توسط سنجنده های مختلفی مانند عکاسی مریی، سنجش مادون قرمز و رادارهای مایکروویو نصب شده بر روی ماهواره ها، رادارها و پهپادها دانست. در این مقاله به بررسی مولفه های این پدیده از دیدگاه پهپادی و یا به عبارت دیگر از دیدگاه اپتیکی پرادخته و نشان داده شده است که این دنبال گرچه پیچیده و دارای 5 مولفه کلی است اما از دیدگاه اپتیکی سه مولفه آن کاملا مشهود است: دنباله کلوین، دنباله آشفته، و امواج داخلی تولید شده توسط شناور.

    کلیدواژگان: دنباله، کلوین، اپتیکی، آشفته، امواج داخلی
  • محمودرضا رضوی زاده*، میثم رئیس دانایی صفحات 60-70

    موقعیت یابی اهداف دارای کاربردهای فراوانی است و روش های مختلف برای انجام آن وجود دارد. این پژوهش به موقعیت یابی هدف متحرک دریایی با تاکید بر استفاده هم زمان از ماهواره های مدار GEO و فیلتر کالمن پرداخته است. برای موقعیت یابی با استفاده از ماهواره های GEO از تکنیک استفاده هم زمان از TDOA و FDOA استفاده شد. به علت وجود حرکت و سرعت غیر صفر برای هدف، روابط مورداستفاده در معادلات موقعیت یابی توسط ماهواره GEO کارایی خود را از دست می دهند و تعداد مجهولات بیشتر از تعداد معادلات می شود. به همین منظور از فیلتر کالمن استفاده می کنیم تا با استفاده از سرعت پیش بینی شده که فیلتر کالمن می دهد، این مجهولات را کاهش دهیم و بتوانیم موقعیت یابی را توسط معادلات ماهواره GEO انجام دهیم. به علاوه فیلتر کالمن از موقعیت به دست آمده توسط معادلات GEO استفاده می کند و آنها را هموارتر می کند. مطابق با یافته های این پژوهش، فیلتر کالمن توانست با دقت مناسبی موقعیت و سرعت هدف متحرک دریایی را تخمین بزند.

    کلیدواژگان: ماهواره های GEO، فیلتر کالمن خطی، TDOA، FDOA، موقعیت یابی، هدف متحرک
  • محمدحسین قزل ایاغ، محمدرضا پالوج*، امیر کبیری صفحات 71-84

    سامانه های اولتراسونیک از مبدل های کوارتز و سرامیکی برای تولید توان صوتی استفاده می کنند. محدودیت اصلی در تولید این توان، ناکافی بودن توان الکتریکی ورودی به دلیل ضریب توان کم و امپدانس بالای مبدل است. در این کار یک روش قاعده مند برای طراحی شبکه های تطبیق امپدانس الکتریکی باند پهن با ارایه یک روش تلفیقی جدید، با کمک ترکیبی از روش موسوم به محاسبه مستقیم فرکانس واقعی (RFDT) و روش CAD برای مبدل های اولتراسوند پیزوالکتریک استفاده شده است. فرآیند طراحی و ساخت شامل پنج مرحله کلی است: 1) تعیین مدار معادل مبدل پیزوالکتریک بر اساس میزان ادمیتانس اندازه گیری شده در بازه فرکانسی مطلوب و تحت شرایط کاری واقعی با کابل 100 متری و عمق مناسب در یک استخر بدون انعکاس مناسب 2) طراحی مجموعه ای از شبکه های تطبیق امپدانس، با استفاده از نمودار اسمیت کامپیوتری با نرم افزار ADS وSMITHCHART.V.4 3) استخراج و اجرای مدل شبیه سازی مبدل با تطبیق برای ارزیابی بهره و توان بازگشتی و پهنای باند شبکه های تطبیق امپدانس طراحی شده و بررسی اثربخشی رویکرد ارایه شده از طریق طراحی، اجرا، و مشخصه سازی شبکه های تطبیق امپدانس برای مبدل انتشار صوتی پهن باند 4) طراحی مدارات جانبی برای هوشمندسازی و انتخاب IMN مناسب؛ 5) ساخت EIMN هوشمند مورد نظر و آزمایش نهایی. نتایج حاصله از این تحقیق، در بهترین حالت تطبیق و شرایط ایده آل، در شبیه سازی با ADS، 85 دسی بل بهبود برای S11 و 26دسی بل بهبود برای S21 ارایه می نماید. در شرایط کاری و با استفاده از المان های اندازه واقعی فیلترها، 58 دسی بل بهبود در S11 و 26 دسی بل بهبود در S21 بدست آمد.

    کلیدواژگان: شبکه تطبیق امپدانس، مدار معادل پیزو الکتریک، مبدل&lrm، های پیزوالکتریک
  • محمد خسروی*، ایمان طاهری دوست آباد صفحات 85-95
|
  • Vahid Aeeni *, Ehsan Yari, MohammadHossein Quaidsharaf, Hadi Mahdavi Talarmi Pages 3-16

    The jet pump thrust system is one of the types of marine propulsion systems that creates the thrust force based on the momentum difference method. The jet pump is primarily designed for underwater vehicles. The jet pump propulsion system has been widely used due to its stealth and excellent performance, but due to its secrecy and complexity, few details have been published. The behavior of this propulsion system is similar to axial flow pumps. The main components of jet pump thrust system include duct, motor, stator, hub and boss. The motor is installed on the hub with a specific number of blades and the stator is attached to the hub from the root side and to the inner surface of the duct from the tip side.Jet pumps are classified into four categories according to the placement of the motor and stator inside the duct as well as the rotation mechanism: pre-rotation, post-rotation, driving ring and double anisotropy. The pre-rotation type has less noise and efficiency than the post-rotation type and is considered a type of ultra-silent propulsion system. Considering the numerous advantages of using nuclear propulsion in submarines and other marine vehicles, the jet pump seems to be a suitable candidate for marine propulsion systems with nuclear propulsion, considering the acoustic advantages as well as the limitations of the phenomenon of xenon poisoning and power reduction in nuclear reactors. arrives. In this research, an attempt is made to introduce this type of engine and examine its advantages.

    Keywords: Jet pump, propulsion systems, motor, Stator, float
  • Sajad Hajizadeh *, Mahshid Amalehkarsangi Pages 17-25

    In recent decades, speedboats have become extremely important and various hull shapes have been proposed, designed and built to achieve high speeds. High-speed vessels are divided into four groups: single-hull, hydrophilic, surface-effect and multi-hull vessels. Here, the main focus is on the wave piercing vessel with spray rail. Speedboats face various challenges to reach the high speeds intended by the designer. V-shaped transverse vessels do not generate hydrodynamic lifting force well. One way to create a hydrodynamic lifting force in fast vessels is to add a spray rail in the longitudinal direction of the hull. When water flows to the side of the float, the water flow is directed downwards using a spray rail, causing a hydrodynamic lifting force. In this dissertation, with the laboratory analysis of the wave piercing vessel, which includes trim, resistance and displacement of the height of the center of gravity (VCG) of vessel, once in calm water conditions with spray rail at a location of 24%T and once without installing spray rail, it has been compared by numerical analysis under exactly the same conditions, which has an acceptable error rate. This optimization, which is done by applying spray rail, significantly reduces trim and resistance at high speeds, as well as increasing center of gravity height changes. This dissertation can be a reliable reference for improving the performance of planning body vessels in the future

    Keywords: Numerical Analysis, wave-piercing high speed, spray rails
  • Adib Souzani *, Meysam Mehrabian Pages 26-44
    the development of the marine engine is incomplete without the simultaneous development of the cooling system. In this project, the components of the upgraded marine engine are cooled by two open and closed circuits. According to the design, the cooling system in the open circuit includes an oil cooler, an intermediate air cooler and a fresh water exchanger. The main goal of this project is the design of heat exchangers required in the open cooling circuit. Using HTRI software, 4 types of designs were presented for each of the air, oil and fresh water converters. All three heat exchangers required in the open circuit cooling system of the engine are considered to be shell and tube type, and due to the prevention of equipment corrosion and sedimentation of sea water (cold fluid), this fluid flows inside the tube in all three exchangers and the fluid Hot (air, oil and fresh water) flow on the shell side.In the intercooler exchanger, designs number 2 and 3 were chosen due to their lower weight and higher heat transfer coefficient (according to the number of their pipe passes). In the oil cooling converter, designs number 2 and 4 have better advantages and meet expectations. Also, designs No. 2 and 4 were recognized as the best in fresh water cooling converter.
    Keywords: naturally aspirated engine, Turbocharger, braking power, braking torque, GT-Power
  • Ramin Salehpour * Pages 45-51

    The passage of time and the progress of science and the need for materials with special efficiency in the industry have led to the creation of materials with specified properties in which the defects and weaknesses of one material are improved by another material. In fact, these composite materials, which are known as composites, consist of one component called the matrix or another component called the reinforcement. Now, if the dimensions of one of the constituent components of the composite are on the nanoscale, these materials are called nanocomposite. In this article, firstly, the definition of composites and nanocomposites is discussed and how they appear, and then the classification of composites is discussed in terms of whether they are natural or artificial; Then nanocomposites will be divided based on their base or context. In the next section, explanations are provided about polymer nanocomposite materials and its special type, i.e. carbon nanotubes, and the types of carbon nanotubes and their strengths and weaknesses are discussed, and at the end, the challenges ahead in the manufacture of polymer nanocomposite materials will be mentioned.

    Keywords: Composite, Nanocomposite, Polymer nanocomposite, Carbon nanotube
  • MahmudReza Abbasi Karizbala * Pages 52-59

    The wake produced by moving ships, which can be seen with the human eye, may extend for tens of kilometers in the open ocean and be detectable from a distance. This wake has different components and parts that are completely subject to the movement and geometric conditions of the ships and many studies have been done on their recognition. The main importance of these studies may be for the automatic and remote identification of these ships based on the patterns of wakes produced by them by various sensors such as visible photography, infrared measurement and microwave radars installed on satellites, radars and drones. In this article, the components of this phenomenon have been studied from the point of view of a drone, or in other words, from the optical point of view, and it has been shown that although this wake is complex and has 5 general components, three of its components are clearly visible from the optical point of view: Kelvin wake, turbulent wake, and internal waves generated by the ship.

    Keywords: Wake, Kelvin, optical, turbulent, internal waves
  • MahmoudReza Razavi Zade *, Meysam Raees Danaee Pages 60-70

    Localization has many applications and there are different methods to do it. This research has focused on the Geolocationing of the moving marine target with emphasis on the simultaneous use of GEO satellites and the Kalman filter. For Geolocationing using GEO satellites, the technique of simultaneous use of TDOA and FDOA was used. Due to the presence of motion and non-zero velocity for the target, the relationships used in the localization equations by GEO satellite lose their effectiveness and the number of unknowns becomes more than the number of equations. For this purpose, we use the Kalman filter to reduce these unknowns by using the predicted speed given by the Kalman filter and to be able to do the localization by the GEO satellite equations. Additionally, the Kalman filter uses the position obtained by the GEO equations and makes them smoother. According to the findings of this research, the Kalman filter was able to accurately estimate the location and speed of the moving sea target.

    Keywords: Geo Satellites, Linear Kalman Filter, TDOA, FDOA, Geolocation, Moving Target
  • MohammadHosein Ghezel Ayagh, Mohammadreza Palooj *, Amir Kabiry Pages 71-84

    Ultrasonic systems use quartz and ceramic transducers to generate sound power. The main limitation is insufficient input electrical power due to low power factor and high impedance. In this work, by presenting a new integrated method, with the help of the so-called direct calculation of the real frequency and the CAD method for piezoelectric transducers, it has been used. The design and construction process includes the following: 1-Determining the equivalent circuit of the piezoelectric transducer based on the admittance measured in the desired frequency range and under real working conditions with a 100-meter cable and a suitable depth in a non-reflecting pool 2- Designing a set of impedance matching networks, using From the computerized Smith chart with ADS and SMITCHCHART.V.4 software 3-Extracting and implementing the simulation model of the converter with adaptation to evaluate the gain and return power and the bandwidth of the designed impedance matching networks and to check the effectiveness of the presented approach through design, implementation, and characterization Impedance matching networks for broadband audio propagation converter 4- Design of peripheral circuits for smartness and selection of suitable IMN; 5) Construction of the desired intelligent EIMN and final testing. The results of this research, in the best matching and ideal conditions, in the simulation with ADS, provide 85 dB improvement for S11 and 26 dB improvement for S21. In working conditions and using real size filter elements, 58 dB improvement was obtained in S11 and 26 dB improvement in S21.

    Keywords: underwater piezoelectric transducer, broadband matching circuit, real frequency technique
  • Mohammad Khosravi *, Iman Taheridoustabad Pages 85-95
    Modern fabrication is to a large extent based on deformation processing. Plastic deformation process is a technique capable of producing metal products with high strength and good ductility. Using the parameters of load, temperature and the number of passes in twist extrusion, it is possible to produce an alloy with good properties and characteristics. Plastic deformation of AA6061-T6 aluminum alloy by twist extrusion is an important issue. In this study, we investigated the effect of load, temperature and the number of passes of twist extrusion on AA6061-T6. Using the input and output data, the process was modeled by the neural network method. In order to train the neural network, Neuro Solution software was used and for reducing the mean square error, the gradient descent momentum algorithm was implemented. Results showed that the effect of the number of passes and the load on tensile strength and hardness were maximum and minimum respectively.
    Keywords: Twist extrusion, artificial neural network, the number of passes