بررسي پاسخهاي ديناميكي سازه‌هاي دريايي شناور از نوع يدك‌كش تحت تاثير امواج دريا

Investigation of dynamic responses of floating structures such as a barge under sea waves

امروزه به علت استفاده از شناورها در زمينه‌هاي مختلف اقتصادي و نظامي و ... صنعت كشتي‌سازي پيشرفت زيادي نموده است. همگام با اين پيشرفت‌ها مباحث اصلي ديناميك شناورها مطرح شده و بررسي حركات مختلف اين سازه‌ها در اقيانوس‌ها، بخصوص خسارات وارده بر قسمت جلويي سينه كشتيها بر اثر حركات مذكور كه مهمترين آنها در اثر پديده اسلمينگ 1 حاصل مي‌شود، مورد توجه قرار گرفته است. اگر چه اصول فيزيكي حاكم بر حركات كشتي در امواج چندان پيچيده نيست ولي معادلات و محاسبات مربوطه بسيار وقت‌گير بوده، از طرفي ديگر تجهيز و استفاده از آزمايشگاه‌هاي سازه‌هاي دريايي براي بررسي عملي رفتار ديناميكي شناورها بسيار پر هزينه مي‌باشد. در اين مقاله ضمن توجه به اصول حاكم بر تحريكات ديناميكي شناورها در رابطه با حركت امواج و مشخصات فيزيكي و هندسي مقطع، پاسخهاي ديناميكي يك شناور از نوع يدك كش، مورد توجه قرار گرفته است. به اين ترتيب كه ابتدا با استفاده از نرم‌افزار اجرا محدود ANSYS9 سازه شناور، مدلسازي شده و تحت تحريكات ديناميكي امواجي با مشخصات مختلف از نظر طول موج، فركانس، ارتفاع موج، امواج داراي فركانس تشديد، امواج تصادفي و سرعتهاي مختلف شناور در اين شرايط قرار مي‌گيرد. بستر ايجاد شده براي اين شناور فنرهايي خواهند بود كه جايگزين آب دريا شده و از نوع فنرهاي يكطرفه فشاري مي‌باشند تا مشكل كشش فنرها هنگام تلاطم‌هاي دريايي شناور بخصوص زمان برخاستن شناور از سطح آب وجود نداشته باشد. در تحليل نمونه‌ها براي هر نمونه يك آناليز جداگانه انجام مي‌شود و كليه آناليزها ديناميكي غير خطي مي‌باشند. با ذخيره‌سازي و استخراج نتايج موردنظر از مجموعه آناليزهاي انجام شده، نمودارهاي لنگر خمشي ديناميكي، نيروي برشي ديناميكي و نيز تغيير مكانهاي ديناميكي حداكثر بصورت گرافهاي سه بعدي با استفاده از نرم‌افزار MATLAB6 رسم مي‌شوند. نهايتاً با توجه به نمودارهاي بدست آمده پاسخهاي ديناميكي شناور ارزيابي مي‌گردد.

Determining the responses of floating structures at sea are the most important concerns in shipbuilding industry. In physical and dynamical principles a ship can be analyzed as a free elastic beam floating in sea without any supports. The analysis of corresponding dynamic equations are difficult and time- consuming, thus investigation on the behavior of floating structures can be done numerically using specific software. In this research, instead of using expensive specific software, ANSYS 9 as a typical finite element software is used for investigating the effect of various parameters on an assumed floating structuse. In this way, after structural modal analysis, modeling and analysis of the structure with variation on its properties under different sea environment have been done and the responses are illustrated. Amid- Ship moment is one of the most important and effective parameters in ship design. In this paper, due to different ship speed and stiffness of cross section, amid- ship moment beside the shear force of various cross section along the ship are considered and the critical shear cross section is determined.