مروری بر چالش‌های موجود در طرّاحی شناورهای تندروی سرشی و ارائه‌ی راهکارهایی در مواجهه با آن چالش‌ها

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد مهندسی ساخت در صنایع دریایی- دانشگاه صنعتی امیرکبیر؛

2 استاد تمام و عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر-دانشکده مهندسی دریا

چکیده

امروزه احساس نیاز به سرعت‌های بالاتر در صنایع دریایی به غیر از امور نظامی، حتی در زمینه‌هایی چون امداد و نجات، مسابقات ورزشی و تفریحی نیز موردتقاضا است. با نگرش به اینکه صرفاً شناورهای کوچک، تندرو محسوب نمی‌شوند، رسیدن به سرعت‌های بالا در سایزهای بزرگ‌تر نیز می‌تواند موردنیاز باشد. این نیاز در دنیا به‌صورت مداوم در حال گسترش است، به‌طوری‌که دائماً در حال مشاهده‌ی تغییر و تحول در زمینه‌ی شناورهای تندرو در دنیا هستیم. در کشور ما نیز، در همه‌ی عرصه‌ها شاهد توسعه‌ی روزافزون شناورهای تندرو هستیم. این رشد و توسعه در زمینه‌های تحقیقاتی و پژوهشی قابل‌ملاحظه‌تر است. از این‌رو، در این مطالعه، چالش‌ها و راهکارهای موجود در طراحی این نوع شناورها در تحقیقات انجام‌شده‌ی منتخب، مورد مرور و بازبینی قرار گرفته است. به این ترتیب که در ابتدا مروری بر مفاهیم اولیه و پایه‌ای در شناور سرشی و ویژگی‌های هندسی آن صورت گرفته، روابط موجود در تعریف شناور سرشی و همچنین، فرم‌های بدنه‌ی متداول آن یادآوری، سپس، به انواع نیروهای مؤثّر در طراحی شناور‌های تندرو اشاره گردیده است. در ادامه، با معرّفی یکی از پدیده‌های چالشی مهم در طراحی شناورهای تندرو، به بررسی حالت خاصی از آن پدیده پرداخته شده است. چالش‌های کلی طراحی و نحوه‌ی طبقه‌بندی چالش‌های مقابل طراح نیز بیان می‌گردد. همچنین، طی جدولی راهکارهای مختلف هر چالش به‌صورت کلی ارائه گردید. نهایتاً با بیان برخی پژوهش‌های انجام‌شده در مبحث شناور‌های تندرو، به‌مرور نوع چالش‌ها و چگونگی تأثیر راهکار انتخاب‌شده در حل آن چالش‌ها پرداخته شده است.

کلیدواژه‌ها

مراجع

  1. Wright, C., “Operation and cost of high-speed craft,” Marine Technology, Vol. 27, No. 2, pp. 104 -113, 1990.
  2. Savitsky, D., “Hydrodynamic design of planing hulls,” Marine Technology, Vol. 1, No. 1, pp. 71-95, 1964.
  3. Savitsky, D., and Brown, P. W., “Procedures for hydrodynamic evaluation of planing hulls in smooth and rough water,” Marine Technology, Vol. 13, No. 4, pp. 381-400, 1976.
  4. Savitsky, D., “Overview of planing hull developments,” High Performance Marine Vehicle Conference and Exhibit, American Society of Naval Engineers, pp. 1-14, 1992.
  5. Savitsky, D., “Inclusion of Whisker spray drag in performance prediction method for high-speed planing hulls,” Technical Report SITDL- 06-9-2845, 2006.
  6. Wagner, H., “Uber stoss-und gleitvorgange an der oberflache von flussigkeiten,” Journal of Applied Mathematics and Mechanics, Vol. 12, No. 4, pp. 193-235, 1932.
  7. Zhao, R., and Faltinsen, O. M., “Water entry of two dimensional bodies,” Journal of Fluid Mechanics, Vol. 246, pp. 593-612, 1993.
  8. Ikeda, Y., Yokomizo, K., Hamasaki, J., Umeda, T., and Katayama, N., “Simulation of running attitude and resistance of a high-speed craft using a database of hydrodynamic forces obtained by fully captive model experiments,” 2nd International Conference on Fast Sea Transportation, Vol. 1, pp. 583-94, 1993.
  9. Clement, E. P., and Blount, D. L., “Resistance tests of a systematic series of planing hull forms,” Transaction of The Society of Naval Architects and Marine Engineers, Vol. 71, pp. 201-77, 1963.
  10. Keuning, J. A., and Gerritsma, J., “Resistance tests of a series planing hull forms with 25 degrees deadrise angle,” International Ship-Building Progress, Vol. 29, No. 337, pp. 222-249, 1982.
  11. Keuning, J. A., Gerritsma, J., and Terwisga, P. F., “Resistance tests of a series planing hull forms with 30 degrees deadrise angle and a calculation method based on this and similar systematic series,” International Ship-Building Progress, Vol. 40, No. 424, pp. 333-382, 1993.
  12. Savan, D., “Performance prediction of hulls with transverse steps,” M.sc Thesis, Royal Institute of Technology, Center for Naval Architecture, 2010.
  13. Subramanian, V. A., Subramanyam, P. V. V., and Sulficker, N., “Pressure and drag influences Dueto tunnels in high-speed planing craft,” International Shipbuilding Progress, Vol. 54, pp. 25-44, 2007.
  14. Doctors, L J., “Representation of planing surface by finite pressure elements,” Proceeding of the fifth Australian Conference on Hydraulics and Fluid Mechanics, New Zealand, 1974.
  15. Sahoo, P. K., Doctors, L. J., and Pretlove, L., “CFD prediction of the wave resistance of a catamaran,” International Conference in Marine Hydrodynamics, pp. 867-879, 2006.
  16. Hino, T., Hirata, N., and Hori, T., “Calculation of free surface flows generated by planing craft,” Proceeding FAST’91, PP,317-330, 1991.
  17. Richard, P., Stephen, T., and Stephen, W.,” Free surface CFD simulation of the flow around a planing plat,” International Conference on Fast Sea Transportation, FAST’ 2001, 4th -6th, Southampton, UK, Sep., 2001.
  18. Brizzolara, S., and Serra, F., “Accuracy of CFD codes in the prediction of planing surfaces hydrodynamic characteristics,” 2nd International Conference on Marine Research and Transportation, Naples, Italy, Vol. 1, pp. 147-159, 2007.
  19. Savander, B. R., and Rhee, S. H., “Steady planing hydrodynamics: comparison of numerical and experimental results,” Fluent Users’ Group Manchester, NH, 2003.
  20. Bowles, J. B., and Denny, S. B., “Water surface disturbance near the bow of high, hard Chine-hull forms,” International Conference on Fast Sea Transportation, FAST’ 2005, June, Russia, 2005.
  21. Yaakob, O., Shamsuddin, S., and King, K. K., “Stern flap for resistance reduction of planing hull craft,” Jurnal Teknologi, Vol. 41(A) Dis, pp. 43– 52, 2004.
  22. Bojovic, P., and Sahoo, P. K., “Effect of stern wedges and advanced spray rail system on calm water resistance of high speed displacement,” AMECRC Internal Report 95/5, pp. 1-93, 1996.
  23. Nagai, T., Yoshida, Y., and Kawasaki, T., “Minimum resistance hull form of planing craft with controlled trim angle,” Naval Arch Japan, Vol. 137, pp. 48-57, 1995.
  24. Karafitah, G. and Fisher, S. C., “The effect of stern wedges on ship powering performance,” Naval Engineers, Journal, May, 1987.
  25. Wang, C. T., “Wedge effect on planing hulls,” J. Hydronautics, Vol. 14, No. 4, 1980.
  26. کریمی محمدحسین، سیف محمدسعید و عباسپور مجید، «بررسی تأثیر اینترسپتور در شناورهای تندرو به‌صورت تجربی»، دوازدهمین همایش ملی صنایع دریایی ایران، زیباکنار، انجمن مهندسی دریایی ایران، 1389.
  27. مونسان محمد، «کتاب جامع مهندسی معماری دریایی»، چاپ دوّم، بهار1391.
  28. مهریزی اصغر، وفایی‌صفت عباس، سیف محمدسعید و حمید کاظمی، «بهینه‌سازی چندگانه‌ی شناورهای تندرو حالت پروازی در آب‌های آرام»، دوازدهمین همایش ملی صنایع دریایی ایران، زیباکنار، انجمن مهندسی دریایی ایران، ۱۳۸۹.
  29. Odd, M. F., “Hydrodynamic of high speed marine vehicles,” Cambridge University Press, 40 West 20thStreet, New York, NY 10011-4211, USA, 2005.
  30. Katayam, T., ”Experimental techniques to asses dynamic instability of high speed planing craft – non-zero heel, bow-diving, proposing and transverse proposing,” Osaka Prefecture University, Japan, 2002.
  31. Savitsky, D., “Wake shapes behind planing hull forms,” International High-Performance Vehicle Conference, The Chinese Society of Naval Architecture and Marine Engineering, pp. 1-15, 1988.
  32. ضیایی‌فر سعیده، «بررسی و تحلیل پورپویزینگ شناور تندروی سرعت متغیر در آب آرام»، پایان‌نامه کارشناسی ارشد مهندسی هیدرودینامیک، دانشکده مهندسی کشتی‌سازی و صنایع دریایی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، بهمن‌ماه 1386.
  33. وفایی‌صفت عباس، سیف محمدسعید، مهریزی اصغر و قصاب‌زاده مرتضی، «بهینه‌سازی پارامترهای مؤثّر در عملکرد شناورهای تندروی حالت پروازی برای دست‌یابی به حداکثر سرعت»، هجدهمین کنفرانس سالانه مهندسی مکانیک، تهران، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شریف، ۱۳۸۹.
  34. میرزایی مهدی، «اثر پارامترهای هندسی شناورهای پروازی تونل‌دار بر روی مقاومت کلی آنها»، اولین همایش ملی توسعه پایدار دریامحور، خرمشهر، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر، 1393.
  35. Russel, J. D., “Secrets of tunnel boat design,” First edition, Aeromarine press, 67 Highland Crescent, Cambridge, ON, Cnada, N1S1M1,
  36. Cuasanelli, D. S., and Cave, W. L, “Effect of stern flaps on powering performance of the FFG-7 class,” Marine Technology, Vol. 30, No. 1, Jan. 1993.
  37. Cuasanelli, D. S., and Karafiath, G., “Advances in stern flap design and application,” International Conference on Fast Sea Transportation, Fast 2001, Southampton, UK, Sep. 2001.
  38. Tsai, J. F., and Huang, J. k. “Study on the effect of interceptor on high speed craft,” Journal of Society of Naval Architects and Marine Engineers, Roc, Vol. 22, No. 2, pp. 95-101, 2003.
  39. Karimi, M. H., “Hydrodynamic quality improvement techniques for high speed planing crafts,” 7th Conferencing on Marine Industries, Tehran, Jan. 2006.
  40. ترابی آزاد مسعود، نوروزی عبدالحسین و صادقی محمدحسین، «تحلیل عددی تأثیر هیدروفویل در عملکرد دینامیکی کاتاماران با بدنه‌ی پروازی»، سیزدهمین همایش ملی صنایع دریایی ایران، جزیره کیش، انجمن مهندسی دریایی ایران، 1390.
  41. Karl Gunther, W. H, “Catamaran with hydrofoils,” US patent, United States, 1982.
  42. Calkins, D. E., Shachter, R. D., and Olivera, L. T., “An automated computational method for planing hull form definition in concept design, Ocean engineering, Vol. 28, pp. 297-327, 2001.
  43. Hoppe, K. G. W., “Performance evaluation of high speed surface craft with reference to the Hysucat development,” Fastcc Research Report, 1990.
  44. صیادی حسن، تمدن‌دار محمدهاشم و سیف محمدسعید، «بررسی تأثیر تریم تب بر عملکرد شناور تندرو با بدنه‌ی پروازی»، سیزدهمین همایش ملی صنایع دریایی ایران، جزیره کیش، انجمن مهندسی دریایی ایران، 1390.
  45. Ward Brown, P., “An experimental and theoretical study of planing surfaces with trim flaps,” Davidson Laboratory Technical Report, 1971.
  46. سالاری محمود، سیف محمدسعید و تیموری مهدی، «تحلیل تجربی تأثیر هوادهی به پله‌های عرضی شناورهای تندرو سرشی بر کاهش قله‌ی منحنی مقاومت آنها»، دوفصل‌نامه علمی پژوهشی دریافنون، سال دوّم، بهار و تابستان 1394.
  47. Faltinsen, O. M., “Hydrodynamics of high-speed marine vehicles,” Cambridge University Press, pp. 342-360, 2010.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار