تحلیل تجربی بررسی اثرات تغییر بارگذاری و موقعیت مرکز ثقل بر رفتار دینامیکی شناور تندروی تک بدنه در آب آرام

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی شریف

2 مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

3 مجتمع دانشگاهی علوم و فناوری هوادریا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

تخمین رفتار دینامیکی شناورهای تندرو با بدنه پروازی، همواره یکی از دغدغه های طراحان شناورهای تندرو محسوب میشود. بررسی اثرات مربوط به تغییرات بارگذاری و موقعیت مرکز ثقل، با توجه به ابعاد نسبتا کوچک و مدهای حرکتی این نوع شناورها ، در مراحل طراحی، دارای اهمیت بالایی میباشد و عدم توجه کافی به این موضوع، ممکن است رفتار نهایی شناور را تحت تاثیر قرار دهد. در این پژوهش جهت بررسی اثرات مربوط به تغییرات بارگذاری و موقعیت طولی مرکز ثقل بر رفتار دینامیکی یک شناور تندروی تک بدنه پروازی، مدل شناور با مقیاس 1:5 بر اساس استاندارد ITTC و تشابه فروید ساخته شده و پس از آماده سازی و بالانس ، آزمایشات مدل شناور در حوضچه کشش سرعت بالا، درآب آرام و دو حالت بارگذاری و چهار موقعیت مرکز ثقل طولی، در سرعتهای مختلف انجام شده است. در هر مرحله از آزمایش ( تعداد 40 آزمایش)، مقاومت هیدرودینامیکی، زاویه تریم دینامیکی و جابجایی دینامیکی مرکز ثقل مدل، اندازه گیری شده است و تعادل طولی و عرضی دینامیکی مدل نیز بر اساس مشاهده رفتار مدل بصورت کیفی ارزیابی شده است. نتایج آزمایشات نشان میدهد که افزایش وزن، افزایش مقاومت را به همراه خواهد داشت. همچنین افزایش فاصله موقعیت طولی مرکز ثقل از پاشنه مدل، کاهش مقاومت و تریم در مد حرکتی جابجایی و افزایش مقاومت در مد سرشی را به همراه خواهد داشت. کاهش فاصله مرکز ثقل از پاشنه مدل، در کنار کاهش مقاومت و افزایش تریم در مد سرشی، در شرایط حدی عدم تعادل طولی مدل را نتیجه میدهد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Experimental analysis of the loading and center of gravity variation effects on the dynamic behavior of a high-speed Planing Monohull boat in calm water

نویسندگان [English]

  • Rahim Miraki Baseri 1
  • Mohammad Hossein Karimi 2
  • Iraj Rajabi 3
1 Sharif university of technology
2 Faculty of Mechanics, Malek Ashtar University of Technology
3 Malek Ashtar University of Technology, Faculty of Naval Aviation
چکیده [English]

Estimating dynamic behavior of high-speed Planing vessels is one of the concerns of designers of such vessels. Evaluation of the loading and center of gravity variation effects, for small vessels with different motion modes, are very important at design stages. Such effects, if not taking into account correctly, may affect the final behavior of the vessel. In this research, for investigating the effects of loading and the center of gravity variations on the behavior of a monohull planing boat, a scaled- down 1:5 model was built based on the ITTC standard and Froude method. after the preparation and balance of the model, tests of the model have been carried out in the high-speed towing tank, in calm water and two loading conditions and at four positions of center of gravity. In each run of test (total 40 tests), the resistance, trim and sinkage, have been measured, and the longitudinal and transverse dynamic stability of the model has been qualitatively evaluated. The results show that increasing the weight will increase the resistance. increasing the distance of the center of gravity position from the stern, will reduce the resistance and trim in the displacement mode and increase the resistance in the planing mode. Also, the decreasing the center of gravity distance from the stern, will reduce the resistance and increase the trim in the planing mode, but may results in the longitudinal instability of the model in some extreme conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • "high-speed boat"
  • "resistance"
  • "trim"
  • "dynamic behavior"
  • "planing hull "

مراجع

[1]
Von Karman T. The impact on seaplane floats during landing. US;1929. Report No: NACA TN321.
[2]
Wagner H. Phenomena associated with impacts and sliding on liquid surfaces. Journal of Applied Mathematics and Mechanics. 1932;12(4):193-215.
[3]
Green AE. The gliding of a flat plate on a stream of finite depth part I. In: Proeceeding of the Cambridge Philosphical Society; 1935. vol. 31. p. 584-603.
 
[4]
Green A E. The gliding of a flat plate on a stream of finite depth part II. In: Proeceeding of the Cambridge Philosphical Society; 1936. vol. 32. p. 58-67.
[5]
Korvin-Kroukovsky BV, Savitsky D, Lehman WF. Wetted area and center of pressure of planing surfaces. Stevens Institute of Technology, Davidson Laboratory Report. 1949 Aug;360. Report No. TR369.
 
[6]
Korvin-Kroukovsky BV. Lift of planing surfaces. Davidson Laboratory: 1950. Report No: TR381.
[7]
Savitsky D. Hydrodynamic design of planing hulls. Marine Technology and SNAME News. 1964 Oct 1;1(04):71-95.
[8]
Doctors LJ. Hydrodynamics of high-speed small craft. 1985 Jan.
[10]
Begovic E, Bertorello C. Resistance assessment of warped hullform. Ocean Engineering. 2012 Dec 15;56:28-42.
[11]
Fu TC, Brucker KA, Mousaviraad SM, Ikeda CM, Lee EJ, O’shea TT, et all. An assessment of computational fluid dynamics predictions of the hydrodynamics of high-speed planing craft in calm water and waves. In: 30th Symposium on Naval Hydrodynamics; 2014 Nov. Tasmania, Australia: Hobart. p. 2-7.
[12]
Pennino S, Klymenko H, Scamardella A, Mancini S, Begovic E. Three-dimensional pressure distribution on planing hulls. InMaritime Technology and Engineering III: Proceedings of the 3rd International Conference on Maritime Technology and Engineering; 4-6 July 2016; Lisbon, Portugal. CRC Press; 2016 Dec 1. p. 353.
[13]
Sukas OF, Kinaci OK, Cakici F, Gokce MK. Hydrodynamic assessment of planing hulls using overset grids. Applied Ocean Research. 2017 Apr 1;65:35-46.
[14]
Broglia R, Durante D. Accurate prediction of complex free surface flow around a high speed craft using a single-phase level set method. Computational Mechanics. 2018 Sep;62(3):421-37.
[15]
Judge C, Mousaviraad M, Stern F, Lee E, Fullerton A, Geiser J, Schleicher C, Merrill C, Weil C, Morin J, Jiang M. Experiments and CFD of a high-speed deep-V planing hull––Part I: Calm water. Applied ocean research. 2020 Mar 1;96:102060.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار