فهرست مطالب

مهندسی برق دریایی - سال دوم شماره 1 (پیاپی 2، بهار 1401)

نشریه مهندسی برق دریایی
سال دوم شماره 1 (پیاپی 2، بهار 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/12/16
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مجید آقابابایی، حسینعلی ذبیحی* صفحات 1-13
    خط جوش ها در جوشکاری ممکن است حاوی عیوبی باشند که به کل پروژه لطمات جبران ناپذیری وارد کند. از این رو بررسی کیفیت و استحکام خط جوش الزامی است. چندین روش برای ارزیابی این کیفیت وجود دارد. از جمله روش های آزمایش غیر مخرب یا به اختصار NDT که خواص شی مورد بازرسی را تغییر نمی دهد و شامل پرتونگاری، روش بصری واستفاده از روش مافوق صوت است. این تصاویر باید توسط بازرسان خط جوش مورد بررسی قرار بگیرند. گاها این تصاویر پرتونگاری، بخاطر اشکالاتی که در روند تصویر برداری و یا دو رقمی کردن و انتقال آنها بوجود می آید از کیفیت پایینی برخوردار هستند. در این مقاله سعی در بهبود کیفیت و وضوح عیوب این تصاویر خواهیم کرد. در این روش پیشنهادی بعد از اسکن و دو رقمی شدن تصاویر، سعی به برطرف کردن نویز و بالا بردن کیفیت وضوح آنها با روش های پردازش تصاویر شده است که شامل یکسان سازی بافت نگار، کشش در تفاوت درخشندگی رنگ، تیزکردن لبه ها و کاهش نویز و همچنین عملیات ریخت شناسی است. در انتها میزان بهبود کیفیت به صورت کمی با استفاده از روش هایی مانند میانگین مربع خطا و نسبت سیگنال به نویز پیک، ارزیابی شده است. نتایج استفاده از این روش که در بخش تعیین کیفیت آمده است به وضوح نشان می دهد که تصاویر از کیفیت بهتری نسبت به روش های دیگر برخوردار شده اند.
    کلیدواژگان: پرتونگاری، آزمایش غیر مخرب، بافت نگار تطبیقی، ریخت شناسی
  • سید مجید حسنی اژدری*، محمد کاظمی راد، اسماعیل هاشم زاده صفحات 14-27

    در این مقاله یک ساختار تشدیدکننده شانه ای الکترواستاتیکی در محدوده فرکانسی زیر 3 کیلوهرتز باقابلیت تشدید در چند فرکانس به منظور استفاده در سونارهای فعال طراحی و شبیه سازی و تحلیل شده است. با بررسی های به عمل آمده در خصوص پیشینه تحقیق، از چالش های طراحی ساختار تشدیدکننده شانه ای الکترواستاتیکی، افزایش درصد تنظیم فرکانس، افزایش محدوده تنظیم فرکانس و کاهش فرکانس تشدید اولیه و ولتاژ اعمالی به ساختار تشدیدکننده هست؛ که در اینجا برای برطرف نمودن این چالش ها به ترتیب روش انگشت هایی با طول متفاوت غیریکنواخت، روش تغییر طول انگشت ها به صورت غیریکنواخت و افزایش تعداد بیم های جمع شده پیشنهاد می گردد. در ادامه روابط مربوط به ساختار پیشنهادی، بیم ها، شانه ها و فرکانس تشدید تحقیق و بررسی شده است. فرکانس تشدید اولیه این میکروتشدیدکننده با استفاده از دو نرم افزار متفاوت مورد ارزیابی قرار گرفت که بسیار به هم نزدیک هستند (2549 هرتز و 2384 هرتز). این نزدیک بودن نتایج نرم افزارها و تحلیل، قابل اطمینان بودن این ساختار را تایید می کند. با افزایش ولتاژ از 0 تا 65 ولت این فرکانس از 2549 هرتز تا 280 هرتز قابل تنظیم است که باعث افزایش محدوده تنظیم فرکانس می شود؛ بنابراین در اینجا %88 تغییر فرکانس تشدید خواهیم داشت که در مقایسه باکارهای انجام شده، درصد تنظیم فرکانس تشدید 31% افزایش داشته است.

    کلیدواژگان: سونار، رزوناتور شانه ای، قابلیت تنظیم، MEMS، فرکانس تشدید
  • سید عابدین کریمی*، میلاد غلامی صفحات 28-35
    سطوح انتخابگر فرکانس یا FSS در مایکروویو کاربرد زیادی دارند و بعنوان فیلترهای سه بعدی در بسیاری از ادوات مایکروویوی بکار می روند. این فن آوری در سامانه های رادیویی دریایی و دیگر سامانه های مایکروویوی برای استفاده در ریدوم ها، بازتاب کننده ها، ایزوله کننده های فرکانسی، کاهش سطح مقطع راداری و غیره کاربرد دارد. در این مقاله، ابتدا معرفی کوتاهی از ساختارهای فراماده و کاربرد آن در طراحی سطوح انتخابگر فرکانس ارایه می‏گردد. پس از آن، نظر به اهمیت طراحی ساختارهایی با قابلیت عملکرد در چند محدوده فرکانسی مجزا، روش‏های چندباندی کردن ساختارهای مبتنی بر فراماده بررسی می‏شود. ساختارهای چند رزونانسی در پیاده‏سازی فیلترها، جاذب‏ها، ساختارهای سطوح انتخابگر فرکانس و غیره، در محدوده فرکانسی مایکروویو کاربرد دارند. پس از آن دو ساختار FSS چندباندی با فرکانس های رزونانسی 0.8 گیگاهرتز، 1.6 گیگاهرتز و 2.4 گیگاهرتز ارایه گردیده است. از آنجا که ساختار اول تنها بر روی یک زیرلایه پیاده سازی شده است، نسبت به ساختارهای معرفی شده در مقاله های پیشین کوچک تر شده است. ساختار دوم بر روی دو زیر لایه و با توجه به طرح پیشنهادی در ساختار اول طراحی شده است که از قابلیت تنظیم پذیری بالا و سرعت بیشتر در بهینه سازی برخوردار است.
    کلیدواژگان: سطوح انتخابگر فرکانس، چندباندی، فراماده
  • محمد کاظمی راد*، داوود غرویان صفحات 36-51
    در سامانه های نظامی به منظور اختفاسازی شناورها از سلاح های دریایی (موشک و اژدر) لازم است تا طیف فرکانسی نویزهای صوتی آنها بررسی گردد. منابع تولید نویز، در حالت کلی برای شناورهای دریایی، به سه دسته نویز بدنه هیدرودینامیکی، نویز ماشین آلات و نویز ناشی از پروانه تقسیم بندی می شود. نویز پروانه از تاثیر بیشتری برخوردار بوده و درحالت کاویتاسیون و غیرکاویتاسیون این نویز متفاوت می باشد. تحلیل طیف فرکانسی در استانداردهای جهانی با عبور از فیلترهای اکتاو محاسبه می گردد. دراین تحقیق، پروانه مدل، در تونل کاویتاسیون در سرعت های مختلف (200 الی 2000 دور بردقیقه) و فشار ثابت، به چرخش در آمده و نویز پروانه بدون حالت کاویتاسیون و با حالت کاویتاسیون، توسط هیدروفن با حساسیت بالا در کامپیوتر ذخیره و پس از عبور از فیلترهای اکتاو مورد تحلیل قرار می گیرد.تحلیل نویز در باند یک سوم اکتاو در سه آزمون متفاوت توسط نرم افزار مورد تحلیل قرار گرفته است. با توجه به فاصله هیدروفن ها نسبت به پروانه، طیف فرکانسی نویزهای پروانه در دورهای مختلف ترسیم و مقایسه شده اند. این تحلیل نشان می دهد که شدت نویز دورهای بالا در باندهای 30 الی 40 (فرکانس بین 1000 و 10000) می باشد. همچنین با توجه به تحلیل های انجام شده، توان نویز در باندهای طیفی اکتاو 40 الی 42 در حدود 25 درصد بیشتر از باندهای دیگر است و این نتیجه با افزایش دور پروانه نیز افزایش می یابد. از طرفی نویز باندهای ذکر شده فوق در عملکرد ردیابی اژدرهای صوتی بیشترین تاثیر را دارد.
    کلیدواژگان: نویز، کاویتاسیون، هیدروفن، بانداکتاو
  • سید مصطفی حسینی*، ابوالفضل میقانی نژاد صفحات 52-61
    با توجه به اینکه دینامیک ربات زیرآبی به شدت غیرخطی و وابسته می باشد و همچنین ناشناخته بودن محیط زیرآب از نظر جریانات زیرآبی، کنترل حرکت ربات زیرآبی مسیریاب در زیر آب، با چالش فراوان همراه است. کنترل کننده مود لغزشی کلاسیک یک روش کنترلی با عملکرد خوب در سیستم های ردیاب با دینامیک غیرخطی محسوب می شود. از برجسته ترین ویژگی کنترل کننده مودلغزشی خاصیت مقاومت پذیری بالای آن است. ولی از مشکلات این روش کنترل، وجود نوسانات با فرکانس بالا در سیگنال کنترل آن به علت پدیده چترینگ است.که باعث کاهش طول عمر و خراب شدن محرکها میشود. لذا در این تحقیق برای کاهش نوسانات سیگنال کنترل اعمالی به تراسترهای ربات یک سیستم کنترل مود لغزشی درجه بالای مستقل از مدل ارایه می شود و در پایان عملکرد کنترل کننده پیشنهادی روی یک ربات زیرآبی مسیریاب شبیه سازی می شود. وعملکرد کنترل کننده پیشنهادی با کنترل کننده مود لغزشی استاندارد مقایسه میشود.
    کلیدواژگان: ROV، کنترل موقعیت، مود لغزشی درجه بالا، تراستر
  • محمدرضا نوروزی*، سید ادیب ابریشمی فر، غلامعلی رضائی راد صفحات 62-74

    اتلاف توان در مبدل های چند سطحی در بسیاری از کاربردها به ویژه در سیستم های انرژی های تجدیدپذیر و نیروی محرکه الکتریکی نقش اساسی دارد. در این مقاله، یک توپولوژی جدید با کاهش تعداد کلیدهای قدرت نیمه هادی برای اینورتر چند سطحی سه فاز (MLI) پیشنهاد شده است. این توپولوژی فقط شامل منابع تغذیه معادل است که به صورت سری برای تولید سطوح خروجی متصل می شوند. بدون استفاده از بیش از دو کلید برق متصل به سری در هر پایه MLI پیشنهادی، سطوح خروجی افزایش مییابد و بنابراین افت هدایت کاهش مییابد. ساختار اصلی توپولوژی پیشنهادی از یک اینورتر پنج سطحی ساخته شده است که در پیکربندی سه پایه برای کاربردهای سه فاز به هم متصل است. علاوه بر این، پیکربندی مدولار MLI پیشنهادی با افزودن سلول های پایه به اینورتر پنج سطحی پیشنهادی ساخته میشود و خروجی را میتوان به سطوح بیشتری با اتصال مدولار ساده گسترش داد. اینورتر چندسطحی مدولار پیشنهادی (MMLI) با مدولاسیون عرض پالس سینوسی (SPWM) شبیه سازی شده و ویژگی های اصلی آن مانند تعداد دستگاه های قدرت، سوییچینگ و همچنین تلفات هدایت به دقت بررسی و با موارد گزارش شده مقایسه شده است. علاوه بر این، عملکرد این اینورتر توسط یک نمونه اولیه آزمایشگاهی سه فاز پنج سطحی (1KVA/400v) تایید شده است

    کلیدواژگان: افت هدایت، اینورتر چند سطحی مدولار، سیستم انرژی تجدیدپذیر، پیشرانه الکتریکی
|
  • Majid Aqababaei, Hossein Ali Zabihy * Pages 1-13
    The line of welds in welding may contain defects that cause irreparable damage to the entire project. Therefore, it is necessary to check the quality and strength of the welding line. There are several ways to evaluate this quality. Among the non-destructive testing methods, or NDT for short, that do not change the properties of the object under inspection and include X-ray, visual method and use of ultrasonic method. These images should be reviewed by weld line inspectors. Sometimes these x-ray images are of low quality due to the problems that arise in the process of imaging or digitizing and transferring them. In this article, we will try to improve the quality and clarity of the defects of these images. In this proposed method, after scanning and digitizing the images, an attempt has been made to remove the noise and increase the quality of their resolution with image processing methods, which include textural equalization, stretching the difference in color brightness, sharpening the edges and reducing noise, as well as morphological operations. Finally, the amount of quality improvement has been evaluated quantitatively using methods such as mean square error and peak signal-to-noise ratio. The results of using this method, which are in the quality determination section, clearly show that the images are of better quality than other methods.
    Keywords: Radiography, Non-Destructive Testing Techniques (NDT), Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization (CLAHE), Morphology
  • Seyed Majid Hasani Azhdari *, MOHAMMAD KAZEMIRAD, Esmaeil Hashem Zadeh Pages 14-27

    In this paper, an electrostatic comb drive resonator structure in the frequency range below 3 kHz with the ability to resonate at several frequencies is designed, simulated and analyzed for use in active sonar. With the studies performed on the research background, one of the challenges of designing the comb drive resonator structure of electrostatic comb drive is to increase the frequency adjustment percentage, increase the frequency adjustment range and decrease the initial resonant frequency and voltage applied to the resonator structure; Here, to solve these challenges, the method of fingers with different non-uniform lengths, the method of changing the lengths of fingers non-uniformly and increasing the number of folded beams are suggested, respectively. In the following, the relationships related to the proposed structure, beams, comb drives and resonance frequency are researched and studied. The initial resonant frequency of this micro resonator was evaluated using two different software that are very close to each other (2549 Hz and 2384 Hz). This proximity to software results and analysis confirms the reliability of this structure. By increasing the voltage from 0 to 65 volts, this frequency can be adjusted from 2549 Hz to 280 Hz, which increases the frequency tuning range; Therefore, here we will have 88% change of resonant frequency, which in comparison with the work done, the range of resonant frequency adjustment has increased by 31%.

    Keywords: sonar, shoulder resonator, adjustable, MEMS, Resonant frequency
  • Seyed Abedin Karimi *, Milad Gholami Pages 28-35
    Frequency selective surface or FSS are widely used in the microwave and are used as 3D filters in many microwave appliances. This technology is used in marine radio systems and other microwave systems for use in radios, reflectors, frequency isolators, radar cross-section reduction, etc.In this paper, metamaterials and their applications are briefly introduced. Due to the importance of designing structures functioning in some discrete frequency ranges, some common methods for achieving multi-resonance metamaterials are investigated. The multi-resonance metamaterials are applicable for designing multiband structures such as filters, absorbers, FSS structures, etc. in microwave region. Two different multi-band metamaterial FSS structures, operating at 0.8 GHz, 1.6 GHz, and 2.4 GHz are proposed and simulated. Since the first proposed FSS is designed on one FR-4 substrate, it can be said that a more compact structure has been achieved as previous designs have been proposed in two-layer structure. In the second proposed design, the parameters used in the first structure have been taken into consideration. The number of structural parameters in the second design has been reduced in order to increase the speed of optimization, as well as its reconfigurability.
    Keywords: FSS, Metamaterial, multiband
  • Mohammad Kazemirad *, Davood Gharavian Pages 36-51
    In military systems in order to Concealment naval vessels of weapons (missiles and torpedoes), be sure to check their audio frequency spectrum noises. Sources of noise, in the general case for marine vessels divided into three categories: hydrodynamic hull noise, machinery noise and noise from Propeller. Propeller noise impact is higher. cavitation and non_cavitation noise are different. Frequency spectrum analysis of global standards through octave filters are calculated. In this paper, received the noise of propeller at different speeds (200 to 2000 cycles Per minute) and constant pressure, with the high-sensitivity hydrophone and stored in the computer then with passes of octave filters is analyzed. Analysis of one-third octave band noise in three different tests. According to hydrophone distance to the propeller, propeller noise frequency spectrum in different periods have been mapped and compared. This analysis shows that periods of high-intensity noise in the bands 30 and 40 (frequency between 1000 and 10000) are more distributed.Based on the analyzes performed, the noise power spectrum in octave bands 40 to 42 are about 25 percent more than other bands, and increases as impeller speed increases. On the other bands these noise band are the musf effective bands on detection of torpedoes.
    Keywords: Noise, Cavitation, hydrophone, Octave band
  • Seyed Mostafa Hosseini *, Abolfazl Meighani Nejad Pages 52-61
    Control of the router's underwater remotely Operated Vehicles (ROVs) is challenging due to its highly nonlinear nature, strong coupling among variables, and unknown environment of the underwater in terms of underwater currents.The classic sliding mode controller is a popular control method in nonlinear dynamic tracking systems. The most obvious feature of the sliding mode controller is its high robustness. However, one of the problems with this control method is chattering in its control signal. this causes the use of high-frequency actuators. Eventually, it can reduce life duration and damage.Therefore, in this study, to reduce the chattering and High frequency fluctuations of the control signal applied to the trusters, a Model-Free High Order- sliding mode control is proposed. Finally, the performance of the proposed controller has simulated on a router underwater remotely Operated Vehicle. And the performance of the proposed system is compared with a standard mode sliding controller.
    Keywords: : ROV, Model-Free High Order- sliding mode control, position controlT, actuator
  • Mohammadreza Noroozi *, Seyyed Adib Abrishamifar, Gholamali Rezai-Rad Pages 62-74

    ower loss in multilevel converters has an essential role in many applications, especially in renewable energy systems. In this paper, a new topology with a reduced number of semiconductor power switches for the three phase multilevel inverter (MLI) has been proposed. This topology includes only equivalent power supplies which are connected in series to produce the output levels. Without using more than two series-connected power switches in each leg of the proposed MLI, the output levels are extended and therefore the conduction loss is reduced. The basic structure of the proposed topology is constructed of a five-level inverter which is connected in three legs configuration for three-phase applications. Furthermore, the modular configuration of the proposed MLI is constructed by adding the basic cells to the proposed five-level inverter and the output can be extended to more levels with the simple modular connection. The proposed modular multilevel inverter (MMLI) is simulated with sinusoidal pulse width modulation (SPWM) and its main features such as the number of power devices, switching and also conduction losses are investigated carefully and compared with reported ones. Moreover, the performance of this inverter has been verified by a three-phase five-level laboratory (1KVA/400v) prototype.

    Keywords: Conduction Loss, Modular Multilevel Inverter, Renewable Energy System, Electric propulsion