بررسي تاثير پارامترهاي هندسي بر مشخصه هاي هيدروديناميكي شناورهاي پله‌دار به روش تحليلي

Investigation of the Effect of Geometric Parameters on the Hydrodynamic Characteristics of the Stepped Planing Hull Vessels by Analytical Method

استفاده از پله عرضي روشي براي كاهش مقاومت اصطكاكي و افزايش سرعت شناورهاست. در شناورهاي سرشي با افزايش سرعت و وارد شدن به ناحيه سرشي و جدا شدن آب از پله، سطح خيس شده كاهش يافته و درنتيجه نيروي پسا كاهش خواهد يافت. در اين پژوهش يك روش مناسب تحليلي براي بررسي رفتار هيدروديناميكي شناورهاي سرشي پله‌دار ارائه شده و نتايج حاصل از اين روش با داده‌هاي آزمايشگاهي يك شناور مشخص پله‌دار براي سه ارتفاع پله با ابعاد 2، 4 و 6 درصد عرض، اعتبارسنجي شده است. در روش يادشده با استفاده از روابط نيمه تجربي موجود براي ابعاد هندسي موج ايجادشده در پاشنه شناورهاي سرشي، روش ساويتسكي توسعه داده شده است. نتايج حاصل از اين پژوهش نشان مي‌دهد كه روش توسعه‌يافته نسبت به روش ساويتسكي عملكرد بسيار بهتري داشته و تطابق قابل قبولي با نتايج تجربي دارد. پس از اعتبارسنجي روش ارائه‌شده، اثر پارامترهاي هندسي شامل ارتفاع پله، موقعيت قرارگيري مركز جرم و فاصله مكاني پله روي مشخصات هيدروديناميكي شناور موردبررسي قرار گرفته و مقادير بهينه براي اين پارامترها به‌دست آمده است. نتايج اين تحقيق نشان مي‌دهد، روش تحليلي ارائه‌شده كاربرد مؤثري در طراحي و بررسي رفتار هيدروديناميكي زير بدنه شناورهاي پله‌دار سرشي خواهد داشت.

Using transverse steps is a way to reduce friction resistance and also increase the velocity of stepped planing hull vessels. In stepped planing hull vessels, by increasing the velocity and entry to the planing regime and finally separation fluid flow from the step, the wetted area decreases and as a result, the drag force will decrease. In this research, an appropriate analytical method is presented to study the hydrodynamic characteristics of the stepped planing hull vessels and the results of this procedure are validated with experimental data of a specified stepped planing hull vessel for three step heights of 2, 4 and 6% of width. In the mentioned approach, using available semi-empirical relations for the geometric dimensions of the produced waves at heel of the stepped planing hull vessels, the Savitsky method is developed. The results reveal that the developed method has a much better performance compared to the Savitsky method and has an acceptable agreement with the experimental data. After validating the proposed analytical method, the effect of geometric parameters including step height, center of mass location and transvers step position on the hydrodynamic behavior of the stepped planing hull vessel is examined and the optimal value of the mentioned parameters are achieved.