نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکدۀ مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

2 دانشیار، دانشکدۀ مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

3 استادیار، دانشکدۀ مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

چکیده

هدف از انجام این مطالعه، کاهش وزن سازه‌‍‍‍‌ی شناور سه بدنه‌ی نظامی با استفاده از بهینهسازی ابعاد المان های سازه ای پل اتصالی آن تحت ممان خمشی عرضی حاصل از امواج به روش اجزای محدود در نرم افزار انسیس است. افزودن بدنه های کناری به بدنه ی اصلی در این شناورها باعث بهبود قابلیت دریامانی و رفتار شناور در امواج می‌گردد. از طرفی با توجه به عدم تقارن فشار وارد شده از سوی امواج به این بدنه ها، طراحی پل اتصالی نیازمند در نظر گرفتن ملاحظات بیشتری می باشد. این موضوع، در تقابل با امواج دارای زاویه‌ی برخورد زیاد قابل توجه است. بنابراین در مقاله ی پیشِ رو، با استفاده از فرضیات بدست آمده برای نیروی حاصل از امواج، بر اساس آیین نامه ی مؤسسه ی رده بندی لویدز، طراحی سازه ی شناور با استفاده از ساده سازی هایی انجام پذیرفت. طراحی سازه ی اولیه ی شناور بر مبنای نیازمندی های ارائه شده از سوی آیین نامه‌ی مورد نظر برای شناورهای سه بدنه صورت گرفت. با تکیه بر تحقیقات انجام شده در این حوزه، سازه ی بدنه ی شناور به شکل ساده شده و با استفاده از المان های هندسی غیر پیچیده شبیه-سازی گردید. قبل از حل مسئله ی اصلی، اطمینان از روش حل، بر مبنای یک مسئله ی نمونه ی معتبر ارائه شده است. همچنین، مشخصات شناور، روند صحه گذاری، جزئیات شبکه بندی و نتایج حل مسئله به تفصیل ارائه گردیده است. تحلیل عددی سازه‌ی شناور منجر به نتایجی گردید که بر اساس آن می توان المان های سازه ای را به سمت کاهش وزن شناور تغییر داد. بر این اساس، کاهش 3 درصدی وزن سازه ی شناور بر اساس تغییر در ابعاد المان های سازه‌ای پل اتصالی بعنوان یک دستاورد در این مطالعه ارائه می گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Optimization of Trimaran Cross Deck structural elements under the splitting moment of waves

نویسندگان [English]

  • Adeleh Grayeli 1
  • Mohammad Hasan Ghasemi 2
  • Mahdi Yousefifard 3

1 Msc student, Department of mechanical engineering, Babol University of Technology

2 Assistant Professor, Department of mechanical engineering, Babol uneversity of technilogy

3 Assistant professor, Department of mechanical engineering, Babol university of technology

چکیده [English]

The aim of this study is.to decrease naval Trimaran weight by optimizing Crossdeck structural elements under splitting moment in the finite element software. Adding sidehulls to mainlhull improves seakeeping and behavior of vessel in waves. In addition, because of asymmetry pressure acts on vessels, designing of crossdeck, especially under big angle of effect, is very important. So in this article, the loading of waves is obtained according to Lloyd’s register by using some assumption and simplification. The initial structural design of vessel is done based on some requirements provided by Lloyd’s register. Based on the research conducted on this issue, the hulls and elements of Trimaran are simulated with uncomplicated geometry. Before solving the main problem, the present experimental method is validated by comparing with another authentic article. Furthermore, validation process, meshing details and the problem solving results are presented in detail. numerical analysis has shown that structural elements variation could lead to the decrease in the vessel weight. Accordingly, a decrease of 3% in weight based on the change of cross deck structural elements is presented as a result of this study, as an achievement is obtained.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Trimaran
  • Crossdeck
  • Splitting moment
  • Optimization

[1] Fang, M. C. and Chen, T. Y., “A Parametric Study of Wave Loads on Trimaran Ships Traveling in Waves”, Ocean Engineering, Vol. 53, pp. 749–762, 2008.

[2] Hafez, K. and El-Kot, A., “Comparative Investigation of the Stagger Variation Influence on the Hydrodynamic Interference of High Speed Trimaran”, Alexandria Engineering, Vol. 51, pp. 153-169, 2012.

[3] Chen, X. j., Yu, W., Wu, G. h., Liu, J. and Hearn, G. E., “A Fast Numerical Method for Trimaran Wave Resistance Prediction” Ocean Engineering, Vol. 107, pp. 78-84, 2015.

[4] Shehzad, K., Huilong, R., Guoqing, F. and Khurram, A., “Study on Spectral Fatigue Assessment of Trimaran Structure” Research Journal of Applied Sciences Engineering and Technology, Vol. 5, pp.1015-1021, 2012.

[5] Liu, W., Wu, W., Xu, S. and Li, X., “Study on Longitudinal Ultimate Strength Analysis Method for High Speed Trimaran”, International Offshore and Polar Engineering Conference, pp. 910-914, 2011.

[6] Mizine, I., Brenner, M., Chitrapu, M., Danilczyk, W., Hagesteijn, G. and Harries, S., “Trimaran Hull Form Development for America’s Marine Highways Express Service Trailership”, International Conference on Fast Sea Transportation, pp.755-762, 2011.

[7] Morris, J., “Three Dimensional Structural Analysis of a Large Wave Piercing Catamaran dDesign”, High Speed Marine Transportation IMAS 91, pp.89-102, 1991.

[8] Heggelund, S. E., Moan, T. and Oma, S., “Transverse Strength Analysis of Catamarans”, Marine Structures, vol. 13, pp. 517-535, 2000.

[9] Ojeda, R., Prusty, B. G. and Salas, M., “Finite Element Investigation on the Static Response of a Composite Catamaran under Slamming Loads”, Ocean Engineering, Vol.31, pp.901–929, 2004.

[10] Sekulski, Z., “Structural Weight Minimization of High Speed Vehicle-Passenger Catamaran by Genetic Algorithm”, Polish Maritime Research, Vol. 16, pp.11-23, 2009.

[11] Sekulski, Z., “Multi-objective Optimization of High Speed Vehicle-Passenger Catamaran by Genetic Algorithm”, Polish Maritime Research, Vol.18, pp.3-30, 2011.

[12] Mahmood, S. and De-bu, H., “Hull Form Optimization of Trimaran Using Genetic Algorithm”, International Conference on Computational Science and Engineering, 2011.

[13] Fuentes, D., Salas, M., Tampier, G. and Troncoso, C., “Structural Design and Optimisation of an Aluminium Trimaran”, Analysis and Design of Marine Structures, pp.545-553, 2015.

[14] R, L. “Rules and Regulations for the Classification of Naval Ships”. 2015.

[15] R,. L. “Rules for the Classification of Trimarans”. 2015.

[16] فردوسی حسین آبادی، امید، خدمتی، محمدرضا، "تحلیل سازه شناور تندرو آلومینیومی تک بدنه با کمک نرم افزار اجزای محدود"، فصلنامه‌ علوم و فناوری دریا، چاپ هفتاد، مرداد 1393.

[17] Kumar Singh, D., Duggal, S. K. and Pal, P., “Analysis of Stiffened Plates using FEM – A Parametric Study”, International Research Journal of Engineering and Technology, Vol.2, No.4, pp.1650-1656, 2015.