ارائه یک مدل ریاضی برای ارزیابی اثرات زاویه رأس متغیر بر عملکرد شناورهای پروازی

قدیمی, پرویز; توکلی, ساسان; دشتی منش, عباس

ارائه یک مدل ریاضی برای ارزیابی اثرات زاویه رأس متغیر بر عملکرد شناورهای پروازی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ استاد، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

² دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

³ استادیار، دانشکده مهندسی، دانشگاه خلیج فارس

چکیده

دستیابی به یک فرم بدنه‌ی مناسب، همواره یکی از چالش‌های اصلی در طراحی شناورهای پروازی بوده است. کوچکترین تغییرات در فرم هندسه‌ی شناور می‌تواند منجربه ایجاد تغییراتی چشمگیر در عملکرد شناور شود. در مقاله‌ی حاضر، سعی شده است تا با تهیه‌ی یک 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 اینکه، تغییراتی در این مدل ایجاد شده است تا اثرات تغییر زاویه‌ی رأس در راستای طول شناور نیز در محاسبات، اعمال شود. عملکرد شناور با محاسبه‌ی نیروهای هیدرودینامیکی، هیدرواستاتیکی و درگ صورت پذیرفته است. علاوه بر این، یک 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 عملکرد شناور مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده شده است که در صورتی‌که شیب تغییرات زاویه‌ رأس در راستای طولی شناور کم باشد، عملکرد شناور نسبت به حالت منشوری شکل مطلوب‌تر است، اما در غیر این صورت عملکرد نامناسبی برای شناور حاصل می‌شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

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

نویسندگان [English]

P Ghadimi ¹
S Tavakoli ²
A Dashtimanesh ³

¹ Amirkabir University of Technology

² Amirkabir University of Technology

³ Persian Gulf University

چکیده [English]

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.

کلیدواژه‌ها [English]

Planing hulls
Hydrodynamics
Deadrise variation
Running attitudes
Calm Water

مراجع

[1] Savitsky, D., “Hydrodynamic Design of Planing Hulls", Marine Technology, Vol. 1, pp. 71-95, 1964.

[2] Savitsky, D., Brown W., “Procedure for Hydrodynamic Evaluation of Planing Hulls in Smooth and Rough Water", Marine Technology, Vol. 13, pp. 381-400, 1978.

[3] Bortorello C., Oliviero, L., “Hydrodynamic Resistance Assesment of Non-Monohedral Planing Hull Fomrs Based on Savitsky's method”, In: High-Perfomrance Marine Vehicles, Lounceston, Austrilia, pp. 432-446, 2006.

[4] Pierson D., and Leshnover P., “An Analysis of the Fluid Flow in the Spray Root and Wake Regions of Flat Planing Surfaces”, Davidson Labratory, Report No. SIT-DL-48-335, 1948.

[5] Savitsky, D., “The Effect of Warp on the Performabce of Planing Hulls”, In: 3rd Cheaspeake Power Boat Symposium, Annapolis, MD, USA, 2012.

[6] Zarnick, E. E., “A Non-linear Mathematical Model of Motion of a Planing Boat in Regular Waves”, David Taylor Naval Ship Research and Development Center, Repoert No. AD-A052039, 1978.

[7] Akers RA., “Dynamic Analysis of Planing Hulls in the Vertical Plane”, In: Meeting of the New England Section of the Society of Naval Architects and Marine Engineers, 1999.

[8] Zhao R., Faltinsen O. M., Haslum HA., “A Simplified Non-Linear Analysis of a High-Speed Planing Craft in Calm Water”, In: 4th International Conference on Fast Sea Transportaion (FAST 97), Sydney, Austrilia, 1997.

[9] Vorus W.S., “A Flat Cylinder Theory for Vessel Impact and Steady Planing Resistance”, Journal of Ship Research, Vol. 40, pp. 89-106.

[10] Savander B. S., Scorplo S. M., Taylor. R. K., “Steady Hydrodynamic Analysis of Planing Surfaces”, Journal of Ship Research, Vol. 46, pp. 248-279.

[11] Savander BR., Maki K. J., Land J., “The Effects of Deadrise and Deadrise Variation on Planing Hull Performance”, In; 2nd Cheaspeake Power Boat Symposium, 2010.

[12] Algarin R, Tascon O., “Hydrodynamic Modeling of Planing Boats with Asymmetric and Steady Condition”, In: IX HSMV, Naples, 2011.

[13] Algarin R., Tascon O., “Analysis of Dynamic Stability of Planing Craft on the Vertical Plane”, Ship Sciece and Technology, Vol. 8, pp. 35-43, 2014.

[14] Garme K., "Improved Time Domain Simulation of Planing Hulls in Waves by Correction of the Near-Transom Lift”, International Shipbulding Progress, Vol. 52, pp. 201-230, 2005.

[15] Savitsky D., DeLorme MF., Datla R., “Inclusion of Whisker Spray Drag in Performance Prediction Method for High-Speed Planing Hulls”, Marine Technology, Vol. 44, pp. 35-56, 2007.

[16] Begovic E., Bertorello C., “Resistance Assesesment of Warped Hullform”, Ocean Engineering, Vol. 56, pp. 28-42. 2012.

[17] Fridsma G., “A Systematic Study of Rough Water Performance of Planing Boats”, Davidson Labratorary, Report No 1275, 1969.