شبیه‌سازی حرکات طولی شناور کاتاماران پروازی در امواج نامنظم

Abstract

شناخت پویایی و رفتار شناورهای تندرو، ناپایداری دینامیکی طولی شناور در آب آرام و رفتار آن در امواج حائز اهمیت فراوان است. از آنجا که حرکت و شتاب‌های زیاد در شناورها به‌خصوص در شناورهای تندرو بر عملکرد شناور، خدمه، مسافرین و تجهیزات تأثیر منفی دارد، برآورد و تخمین این حرکات بخش مهمی از مرحله‌ی طراحی شناور است. در این راستا، مطالعات بسیاری به‌صورت تجربی و عددی در زمینه‌ی حرکت این‌گونه شناورها در امواج منظم صورت پذیرفته است. اما به‌دلیل پیچیدگی رفتاری شناورهای تندرو و همچنین غیرخطی بودن معادله‌ی حرکت نسبت به زمان، حل عددی معادلات حرکت برای مدل‌سازی شناور در امواج نامنظم بسیار پیچیده و زمان‌بر می‌شود. لذا، محققین برای مطالعات خود، بیشتر به انجام آزمون تجربی اکتفا می‌کنند. با توجه به محدود بودن آزمایشگاه‌های دریایی مجهز به موج‌ساز نامنظم و همچنین هزینه‌بر بودن آزمون در آب‌های آزاد با شناور واقعی، دست‌یابی به روابط تحلیلی برآورد و تخمین حرکات شناور در امواج نامنظم اهمیت پیدا می‌کند. هدف از انجام این مطالعه، ارائه‌ی روشی تحلیلی بر پایه‌ی فرضیات اولیه برای دست‌یابی به پاسخ شناورهای پروازی تحت تحریک امواج نامنظم دریاست. در این تحقیق مدلی تحلیلی و با هزینه‌ی محاسباتی پایین ــٓمبتنی بر مطالعات تحلیلی و عددی در نظر گرفته شده در طول این تحقیق و سایر نتایج موجودٓــ برای حرکات طولی شناور کاتاماران تندرو ارائه خواهد شد. در روش ارائه شده از اصل جمع آثار در نیروها استفاده شده است و باید در آن، ضرایب هیدرودینامیکی شناور نسبت به فرکانس حرکات ثابت باشد. بدین‌منظور ضرایب در فرکانس‌های حرکات به‌صورت عددی بررسی شده است. بررسی ضرایب هیدرودینامیکی در فرکانس‌های برخورد مختلف نشان داد که با افزایش فرکانس برخورد ضرایب ثابت می‌شود؛ همچنین روش مورد استفاده در این تحقیق در طول موج‌های زیاد نسبت به طول شناور دارای جواب‌های قابل قبولی است.