مُدل تجربی محاسبه‌ی فشار در کف شناورهای پروازی پله‌دار تک‌بدنه

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی معماری کشتی، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 استادیار هیدرودینامیک دریا، دانشکده مهندسی ، دانشگاه خلیج فارس

چکیده

در این مقاله، یک مُدل تجربی به منظور محاسبه‌ی توزیع فشار در کف شناور پروازی پله‌دار ارائه شده است. این مُدل تجربی با بکارگیری روابط تجربی پیشین و ارائه‌ی یک روش به منظور تخمین سطح خیس‌شده‌ی بدنه‌ی پشتی شناور تهیه شده است. بر همین اساس، روابطی برای محاسبه‌ی تجربی فشار در هر دو بدنه‌ی شناور معرفی شده‌اند. این روابط فشاری از مقاطع موازی با خط سکون بهره می‌گیرند. در این مُدل، رفتار پله مانند رفتار ترانسوم در نظر گرفته شده است و از روابط تجربی مربوط به ویک شناورهای پروازی بهره ‌گرفته شده است. مُدل نهایی به صورتی تهیه شده است که فشار را در هر دو بدنه محاسبه نماید. نتایج حاصل از مُدل حاضر با نتایج پیشین مقایسه شده و مشاهده شده است که روش حاضر دارای دقت مناسبی در تخمین فشار و نیروی لیفت حاصل از آن می‌باشد. مطالعاتی نیز در مورد اثرات ارتفاع و طول پله صورت پذیرفته است و مشاهده شده که افزایش ارتفاع پله منجر به افزایش فشار در بدنه‌ی پشتی می‌شود. همچنین، این نتیجه حاصل شده است که در صورتی که نسبت طول پله به طول خیس‌شده در بدنه‌ی جلویی کاهش یابد، فشار در بدنه‌ی پشتی افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

مراجع

  1. Vorus, W. S., “Hydrodynamics of planing monohull watercraft,” Springer, 2017.##
  2. Von Karman T., “The impact of seaplanes floats during landing,” Washington DC: National Advisory Committee for Aeronautics, 1929.##
  3. Wagner, H., “The landing of seaplanes,” Technical Report, Technical Note 622, 254. NACA, 1932.##70
  4. Kapryan, W. J., and Boyd, G. M., “Hydrodynamic pressure distribution obtained during a planning investigation of five related prismatic surfaces,” NACA Technical Note, 1955.##
  5. Smiley, R. F., “A study of water pressure distribution during landing with special reference to a prismatic model having a heavy loading and a 30-degree angle of deadrise,” NACA Translation,1950.##
  6. Smiley, R. F., “An experimental study of the water-pressure distributions during landing and planning of a heavily loaded rectangular flat-plate model,” NACA Technical Note 2453, 1951.##
  7. Savitsky, D., “Hydrodynamic design of panning hulls,” Marine Technology, Vol.1, pp. 71-95, 1964.##
  8. Matrin, M., “Theoretical prediction of motions of high-speed planning boats in aves,” DTNSRDC. Report 76-0069.Bethesda, MD, USA, 1976.##
  9. Zarnickh, E. E., “A nonlinear mathematical model of motions of a planning boat in regular waves,” Bethesda Maryland: David Taylor Naval Ship Research and Development Center, 1978.##
  10. Zarnickh, E. E., “A nonlinear mathematical model of motions of a planning boat in Irregular waves,” Bethesda Maryland: David Taylor Naval Ship Research and Development Center,1979.##
  11. Akers, R. H., “Dynamic analysis of planning hulls in vertical plane,” In Proceedings of the Society of Naval Architects and Marine Engineers, New England Section, 1999.##
  12. Payne, P. R., “Contribution to planning theory,” Vol. 22, pp. 699-729,1995.##
  13. Van Deyzen, A., “A nonlinear mathematical model for motions of a planning monohull in head seas,” International Conference on High Performance Marine Vehicles, Naples,
  14. Italy, 2008.##
  15. Wellicome, J. F., and Jahangeer, Y.M., “The prediction of pressure loads on planning hulls in calm water,” Royal Institution of Naval Architects, No. 2, pp. 53–70, 1978.##
  16. Azcueta, R., “Steady and unsteady RANSE simulations for planning crafts,” 7th International conference on Fast Sea Transportation (FAST 2003), Ischia, Italy, 2003.##
  17. Carponnetto, M., “Particular CFD simulations for planning hulls,” 2nd International Conference on High Performance Marine Vehicles (HIPER01), Hamburg, Germany, 2004.##
  18. Brizzolara, S., and Serra, F.,“Accuracy of CFD codes in the prediction of planning surfaces hydrodynamic characteristics,” 2nd International Conference on Marine Research and Transportation (ICM RT 2007), Naples, Italy, 2007.##
  19. Kohansal, A. R., and Ghassemi, H., “A numerical modeling of hydrodynamic characteristics of various planning hull forms,” Ocean Engineering, Vol. 37, pp. 498-510, 2008.##
  20. Mousaviraad, S. M., Zhang, W., and Stern, F., “URANS studies of hydrodynamic performance and slamming loads on high-speed planning hulls in calm water and waves for deep and shallow conditions,” Applied Ocean Research,Vol. 51, pp. 222-240, 2015.##
  21. Morabito, M. G., “On the spray and bottom pressures of planning surfaces,” PhD thesis, Stevens Institute of Technology, Hoboken, NJ, US, 2010.##
  22. Morabito, M. G., “Empirical equations for planning hull bottom pressures,” Journal of Ship Research, Vol. 58, 185-200, 2014.##
  23. Ghadimi, P., Tavakoli, S., Dashtimanesh, S., and Djeddi S. R., “Three-dimensional mathematical investigation of dynamic and hydrostatic pressure distributions on planning hulls,” Journal of Computational Engineering, Vol. 2013, pp. 1-13, 2013.##
  24. Ghadimi, P., Tavakoli, S., Dashtimanesh, A., and Feizi-Chekab, M. A., “Introducing a particular mathematical model for predicting the resistance and performance of prismatic planning hulls in calm water by means of total pressure distribution,” Vol. 12, pp. 73-94, 2015.##
  25. Savitsky, D., “The effect of bottom warp on the performance of planning hulls,” 3rd Cheaspeake Powerboat Symposium, Annapolis, MD, US, 2012.##
  26. Pennino, S., Scamaedella, A., and Klymenko, H., “Resistance evaluation for warped hulls by means of total pressure distribution,” 11th High-Speed Marine Vehicle Conference, Naples, Italy, 2017.##
  27. Taunton, D. J., Hudson, D. A., and Shenoi, R. A., “Characteristics of a series of high speed hard chine planning hulls-Part I: Performance in Calm Water,” International Journal of Small Craft Technology, Vol. 152, pp. B55-B77, 2010.##
  28. Taunton, D. J., Hudson, D. A., and Shenoi, R. A., “Characteristics of a series of high speed hard chine planning hullspart II: performance in waves,” International Journal of Small Craft Technology, Vol. 153, pp. B1-B22, 2011.##
  29. Lee, E., Pavkov, M., and McCue-Weil, W. “The systematic variation of step configuration and displacement for a double-step planning craft,” Journal of Ship Production and Design, Vol. 30, pp. 89–97, 2013.##
  30. Morabito, M., Pavkov, M., Timmins, and Beaver, B., “Experiments on directional stability of stepped planning hulls,” In proceedings of the 4th Chesapeake Power boat symposium, Annapolis, MD, US, 2014.##
  31. Faison, L. A, “Design of a high speed planning hull with a cambered step and surface piercing hydrofoils,” PhD Thesis, Massachusetts Institute of Technology, Department of Mechanical Engineering, Massachusetts, US, 2011.##
  32. De Marco, A., Mancini, S., Miranda, S., and et al. “Experimental and numerical hydrodynamic analysis of a stepped planning hull,” Applied Ocean Research, Vol. 64, pp. 135-154, 2017.##
  33. [ 32 ] دشتی‌منش، عباس، و قلیزاد، محمد، »ارائه یک مُدل محاسباتی برای ارزیابی کارایی بدنه‌های دوپله در آب آرام«، مهندسی شناورهای تندرو، شماره 50 ، صفحات 34-28 ، 1394 .##
  34. Dashtimanesh, A., Tavakoli, S., and Sahoo P. K., “Development of a simple mathematical model for calculation of trim and resistance of two stepped planning hulls with transverse steps,” Proceedings of the 1st International Conference on Ships and Offshore Strctures, Hamburg, Germany, 2016.##
  35. Dashtimanesh, A., Tavakoli, S., and Sahoo P. K., “A simplified method to calculate trim and resistance of a twostepped planning hull,” Ships and Offshore Structures, 12(sup1), S317-S329, 2017.##
  36. [ 35 ] نیازمند بیلندی، رسول، دشتی‌منش، عباس، و توکلی، ساسان، »محاسبه‌ی کارآیی شناور دوپلهی پروازی با رویکرد توزیع فشار نامتقارن «، پنجمین همایش ملی شناور تندرو، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اردیبهشت 1396 .##
  37. [ 36 ] نیازمند بیلندی، رسول، دشتی‌منش، عباس، و توکلی، ساسان، »توسعه یک مُدل ریاضی غیرخطی برای شبیه‌سازی رفتار بدنه‌های پروازی دوپله در امواج منظم «، مهندسی شناورهای تندرو، شماره 50 ، ص. 72 - 87 ، 1396 .##
  38. Savitsky, D., and Morabito, M., “Surface wave contours associated with the forebody wake of stepped planning hulls,” Marine Technology, Vol. 47, Jan. 2010.##
  39. Ghadimi, P., Tavakoli, S., and Dashtimanesh, A., “Calm water performance of hard-chine vessels in semiplanning and planning regimes.” Polish Maritime Res, Vol. 23, pp. 23-45, 2017.##
  40. Ghadimi, P., Tavakoli, S., and Dashtimanesh, A., “An analytical procedure for time domain simulation of roll motion of the warped planning hulls,” Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part M: Journal of Engineering for the Maritime
  41. Environment, Vol. 230, pp. 600-615, 2016.##
  42. Ghadimi, P., Tavakoli, S., and Dashtimanesh, A., “Coupled heave and pitch motions of planning hulls at nonzero heel angles,” Applied Ocean Research, Vol. 59, pp. 286-303, 2016.##
  43. Ghadimi, P., Tavakoli, S., and Dashtimanesh, A., Zamanian, R., “Steady performance prediction of heeled planning boat in calm water using asymmetric 2D+T model,” Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part M: Journal of Engineering for the Maritime Environment, Vol. 231, No. 1, 234-257, 2017.##
  44. Tavakoli, S., Ghadimi, P., and Dashtimanesh, A., “A non-linear mathematical model for coupled heave, pitch and roll motions of a high-speed planning hull,” Journal of Engineering Mathematics, Vol. 104, 157-194, 2017.##
  45. Tavakoli, S., Dashtimanesh, A., and Sahoo, P. K., “An oblique 2D+T approach for hydrodynamic modeling of yawed planning boats in calm water,” Journal of Ship Production and Design, Published Online, DOI: 10.5957 / JSPD. 160032, 2017.##
  46. Tavakoli, S., and Dashtimanesh, A., “Running attitudes of yawed planning hulls in calm water: development of an oblique 2D+T approach,” Journal of Ships and Offshore Structures, Vol. 12, pp. 1086-1099, 2017.##
  47. [ 45 ] قدیمی، پرویز، توکلی ساسان، و دشتی‌منش، عباس، »ارائه یک مُدل ریاضی برای ارزیابی اثرات زاویه‌ی رأس
  48. متغیر بر عملکرد شناورهای پروازی «، دریافنون، دوره 4، ص. 39 - 52 ، 1396 .##
  49. [ 46 ] توکلی، ساسان، قدیمی، پرویز، و دشتی‌منش، عباس، »مُدل‌سازیِ ریاضیِ حرکتِ رولِ شناورهای پروازی با روش دوبُعد به اضافه‌ی زمانِ نامتقارن «، هجدهمین همایش صنایع دریایی، کیش، ایران، 1395 .##
  50. Savitsky, D., and Breslin, J. P., “On the main spray generated by planning surfaces,” NACA Technical Note No. 678, 1958.##
  51. De Marco, A., Mancini S., Miranda, S., and et al., “Experimental and numerical hydrodynamic analysis of a stepped planning hull,” Applied Ocean Research, Vol. 67, 135-154, 2017.##

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار