ارائه يك مدل رياضي براي ارزيابي اثرات زاويه رأس متغير بر عملكرد شناورهاي پروازي

Presenting a Mathematical Model for Analysis of the Effects of Warp form on the Performance of Planing Hulls

دستیابی به یك فرم بدنه‌ی مناسب، همواره یكی از چالش‌های اصلی در طراحی شناورهای پروازی بوده است. كوچكترین تغییرات در فرم هندسه‌ی شناور می‌تواند منجربه ایجاد تغییراتی چشمگیر در عملكرد شناور شود. در مقاله‌ی حاضر، سعی شده است تا با تهیه‌ی یك مدل ریاضی، زاویه‌ی تریم و مقاومت شناورهای پروازی با زاویه‌ی رأس متغیر محاسبه گردد. برای تهیه‌ی این مدل، از فشار وارد بر گوه‌ی در حال ورود به آب، استفاده شده است. مضافاً اینكه، تغییراتی در این مدل ایجاد شده است تا اثرات تغییر زاویه‌ی رأس در راستای طول شناور نیز در محاسبات، اعمال شود. عملكرد شناور با محاسبه‌ی نیروهای هیدرودینامیكی، هیدرواستاتیكی و درگ صورت پذیرفته است. علاوه بر این، یك رابطه‌ برای محاسبه‌ی سطح پاشش جاروبی ارائه شده است. صحت مدل در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی موجود مورد بررسی قرار گرفته و دقت مناسبی برای روش مشاهده شده است. با استفاده از روش ارائه شده، اثرات تغییرات زاویه‌ی رأس در راستای طول شناور بر عملكرد شناور مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده شده است كه در صورتی‌كه شیب تغییرات زاویه‌ رأس در راستای طولی شناور كم باشد، عملكرد شناور نسبت به حالت منشوری شكل مطلوب‌تر است، اما در غیر این صورت عملكرد نامناسبی برای شناور حاصل می‌شود.

Designing a proper hull-form has always been considered an important issue in hydrodynamics of planing boats. Any small variation of geometry may result in significant changes in boat performance. In the current paper, it is attempted to develop a mathematical model for prediction of the performance of planing boats with variable deadrise in longitudinal direction. To accomplish this task, the 2.5D theory and water impact problem are utilized. Effects of deadrise variation from one section to another has been taken into account in the equations. Hydrodynamic, hydrostatic, and drag forces are determined. A new equation is extracted for computing the whisker spray area. By using the current method, effects of deadrise variation on the hydrodynamic performance of a planing boat are examined. It is concluded that a slight slope variation of deadrise angle may positively affect the performance and lead to a smaller trim angle and resistance in comparison with the prismatic hull-forms.