تحليل بارگذاري موج بر روي سازه عرضي شناور تريماران

Analysis of wave-induced Loads on cross deck of a trimaran ship

تریماران یك نوع شناور چند بدنه است كه از یك بدنه مركزی لاغر و بلند و دو بدنه كناری تشكیل شده است. بدنه‌های كناری توسط عرشه عرضی به بدنه اصلی متصل می‌گردند. بدنه‌های جانبی تاثیر قابل توجهی بر روی تعادل، رفتار دینامیكی، ماندگاری در دریا و بارهای موج وارد بر سازه شناور دارند. تریماران به علت داشتن قابلیتهای عالی دریانوردی مورد توجه طراحان كشتی خصوصا با كاربری‌های نظامی و تجاری قرار گرفته است. این شناور در مقایسه با شناورهای تك بدنه در معرض بارهای سازه‌ای متفاوتی قرار گرفته و به علت داشتن عرشه عرضی، علاوه بر بارهای طولی تحت اثر بارهای عرضی موج نیز قرار می‌گیرد. این بارها شامل گشتاور خمشی عرضی، گشتاور پیچشی عرضی و نیروی برشی عرضی هستند كه از اثر متقابل بدنه كناری و بدنه اصلی ناشی می‌شوند. نیروی سیالی كه به بدنه كناری شناور اعمال می‌شود توسط عرشه عرضی به بدنه اصلی منتقل می‌گردد. در نتیجه یكی از مهمترین بخشهای‌ سازه این شناور، سازه عرضی است كه طراحی آن نیار به محاسبه نیروهای موج وارد بر آن دارد. در این مقاله با استفاده از روش پانل سه بعدی بر پایه تئوری پتانسیل به كمك نرم افزار ماسترو نیروهای هیدرودینامیكی وارد بر عرشه عرضی شناور تریماران در حوزه فركانس محاسبه گردیده است. نتایج تحقیق نشان داد كه در وضعیت برخورد موج با زاویه 90 درجه مقادیر نیروها و گشتاورهای وارد بر عرشه عرضی مستقل از سرعت بوده و فقط به فركانس موج بستگی دارند. همچنین مقادیر حداكثر نیروها و گشتاورها در سرعت 25 گره و در زاویه برخورد 135درجه اتفاق می‌افتد.

Trimaran is a type of multihull vessels that consists of one long slender centre hull with two outriggers or side hulls connected to main hull by a cross structure. However these side hulls have a significant effect on the stability, dynamic behavior, seakeeping performance and wave-induced structural loads. Due to its superior seagoing performance this structure has been of interest to naval architects, especially in commercial and military jobs.Compared to mono-hull ships, a trimaran will be exposed to different structure loads. Because of existence of cross structure, this vessel experience transverse wave loads except for longitudinal wave loads. These loads include transverse bending moments, transverse torsional moments and transverse shear forces that arise from interaction between side hulls and main hull. Furthermore, the fluid load acting on a side hull will transfer to the main hull by cross structure. In this article hydrodynamic loads of cross deck of trimaran was calculated using a 3D panel method based on the linear potential flow theory in the frequency domain using Maestro software. The results showed that in beam seas the responses are not sensitive to changes in the vessel speeds and only depended on wave frequencies. Moreover peak magnitudes accrueat the vessel speed of 25 knots in the Bow Quartering Seas (135 degree).