بررسي مانورپذيري در شناورهاي تندرو به كمك مدل سازي عددي

Evaluation of planing craft maneuverability using numerical modeling

مدلسازي مانور شناورها در مراحل ابتدايي طراحي و بهرهبرداري از شناور از اهميت فراوان برخوردار است. در طي ساليان اخير مدلهاي مختلفي از مانور شناورهاي جابجايي ارايه شده كه قادر هستند با تقريب مناسبي كيفيت مانور شناور را تبيين نمايند، ليكن در زمينه مانورپذيري شناورهاي تندرو همچنان شبيهسازي مانور آنها با استفاده از مدلهاي رياضي هنوز وضعيت مناسبي ندارد. در اين مقاله يك مدل رياضي جهت مدلسازي مانور شناورهاي تندروي پروازي توسعه داده شده و تاثيرات سيسستمهاي كنترلي از جمله سكان بر مانور شناور تندرو، بررسي شده است. نيروها و ممانهاي ايجاد شده ناشي از وجود سكان به سمت راست معادلات مانور اضافه شده است و شبيه سازي هاي حركت شناور تندرو در مسير مستقيم و غير مستقيم با زواياي سكان مثبت و منفي انجام شده است و همچنين شبيه سازي مانور دور زدن براي شناور تندرو صورت پذيرفته است. در نهايت نتايج عددي بدست آمده با نتايج تجربي مقايسه گرديده و دقت آنها ارزيابي شده است. بر اساس نتايج حاصله استفاده از مدل رياضي توسعه داده شده براي شبيه سازي مانور مستقيم و غير مستقيم از مقدار مجاز مطرح شده در آيين نامه كمتر است، براي شبيه سازي مانور دور زدن، نتايج بدست آمده از شبيه سازي با نتايج تست تجربي كمتر از ده درصد اختلاف دارد. در نهايت حساسيت سنجي بر روي اندازه سكان در مانور دور زدن شناور تندرو و تاثير آن بر روي ميزان دايره چرخش شناور تندرو انجام شده است.

Ship maneuvering in calm water and waves is an important topic to avoid collisions and broaching, therefore reliable ship maneuvering simulations are required for incident analysis and prevention. The maneuverability of planing crafts has been the subject of many research projects during the last few decades. To assess the maneuverability of planing crafts at the early design stage, reliable simulation models are required. Traditionally, these tools have used empiric descriptions of the forces and moments on the planing craft’s hull. However, today new numerical modeling techniques are available, enabling more reliable predictions of the maneuvering behaviour of planing crafts. Ship maneuvering performance evaluation is essential in primary design stages. Ship maneuvering calculations, horizontal plane motion control and development of maneuvering simulators require a mathematical description of ship maneuvering. In recent years, different mathematical models have been suggested for maneuvering of displacement vessels that are capable of estimating vessel maneuvers with acceptable precision. But simulation of planing craft maneuverability through mathematical model is not common yet and is the subject of future research. In this paper different maneuvers are executed through the mathematical model. Then the mathematical model is solved and different maneuvers are simulated. Simulations are validated by model tests. Finally, the influence of rudder angle on maneuverability of planing ship is studied. Difference between simulation results and experimental is less than ten percent. At the end of this paper the effect of the rudder dimension on the tactical diameter of planing ship in turning maneuvering is evaluated.