---

در اکثر روش¬ها و از جمله در روش نیمه تجربی سویتسکی، زاویه ددرایز ثابت فرض می¬شود و یا زاویه ددرایز مقطع عرضی واقع در مرکز گرانش بدنه شناور مورد استفاده قرار می¬گیرد. بر این اساس با ثابت در نظر گرفتن زاویه ددرایز فیزیک واقعی مسئله مدل نشده زیرا در واقعیت زاویه ددرایز شناور تندرو در طول بدنه متغیر می¬باشد در این مقاله، ابتدا مقاومت هیدرودینامیکی به وزن شناور تندرو با زاویه ددرایز متغیر با توسعه روش نیمه تجربی سویتسکی محاسبه می¬شود و نشان داده می-شود که نتایج حاصل از روش ارائه شده از دقت بیشتری نسبت به روش نیمه تجربی سویتسکی در مقایسه با نتایج تجربی برخوردار می¬باشد و مطابقت مناسبی با نتایج تجربی دارد. سپس به کمک روش الگوریتم ژنتیک به تعیین بهینه مقدار طول مرکز گرانش از ترنزام، عرض و نرخ تغییر زاویه ددرایز از ترنزام تا سینه بدنه شناور تندرو پرداخته شده است. مقاومت به وزن تعیین شده در بخش اول به عنوان تابع هدف جهت کمینه شدن مقاومت بدنه و پایداری هیدرواستاتیکی و پایداری دینامیکی طولی و عرضی به عنوان قیود بهینه¬سازی در نظر گرفته شده است. در نهایت دسته جواب¬های بهینه برای استفاده طراحان در مرحله طراحی مفهومی ارائه شده است.

---

چکیده- با توجه به کاربردهای مختلف، تقاضا برای استفاده از شناورهای تندرو افزایش یافته است. از اهداف مهم در راستای طراحی و ساخت این دسته از شناورها، دست‌یابی به سرعت‌های بالاتر می‌باشد؛ روش‌های مناسب کاهش درگ، کمک شایانی جهت نیل به این هدف خواهند نمود. روش‌های گوناگونی به منظور کاهش درگ در شناورهای تندرو معرفی شده‌اند که یکی از این روش‌ها تغییر در شکل بدنه با ایجاد تونل‌های جانبی طولی در بدنه‌ می‌باشد. در این روش شکل معمول (تک بدنه‌ی) این دسته از شناورها تغییر می‌کند. در این مطالعه اثرات افزودن تونل به شناور تک بدنه با هدف کاهش درگ مورد بررسی قرار گرفته است که برای این منظور از نرم‌افزار تجاری انسیس - فلوئنت استفاده شده است. برای بررسی توزیع دو فاز سیال از روش حجم سیال استفاده می‌شود. نتایج نهایی در قالب تأثیرات تونل بر روی کاهش درگ و نیز تغییرات زاویه‌ی تریم شناور در دوحالت بدون تونل و با تونل ارائه شده‌اند و شرایط تحلیل به گونه‌ای بوده است که مشخصه‌های اصلی هندسی نظیر طول و عرض و نیز میزان بار در دو حالت مشابه می‌باشند. با توجه به نتایج به دست آمده از تحلیل‌ها، افزودن تونل‌های جانبی تأثیر قابل ملاحظه‌ای بر روی کاهش درگ خواهد داشت.

---

مدل‌سازی مانور شناورها در مراحل ابتدایی طراحی و بهره‌برداری از شناور از اهمیت فراوان برخوردار است. در طی سالیان اخیر مدلهای مختلفی از مانور شناورهای جابجایی ارائه شده که قادر هستند با تقریب مناسبی کیفیت مانور شناور را تبیین نمایند، لیکن در زمینه مانورپذیری شناورهای تندرو همچنان شبیه‌سازی مانور آنها با استفاده از مدلهای ریاضی هنوز وضعیت مناسبی ندارد. در این مقاله یک مدل ریاضی جهت مدلسازی مانور شناورهای تندروی پروازی توسعه داده شده و تاثیرات سیسستم‌های کنترلی از جمله سکان بر مانور شناور تندرو، بررسی شده است. نیروها و ممانهای ایجاد شده ناشی از وجود سکان به سمت راست معادلات مانور اضافه شده است و شبیه سازی های حرکت شناور تندرو در مسیر مستقیم و غیر مستقیم با زوایای سکان مثبت و منفی انجام شده است و همچنین شبیه سازی مانور دور زدن برای شناور تندرو صورت پذیرفته است. در نهایت نتایج عددی بدست آمده با نتایج تجربی مقایسه گردیده و دقت آنها ارزیابی شده است. بر اساس نتایج حاصله استفاده از مدل ریاضی توسعه داده شده برای شبیه سازی مانور مستقیم و غیر مستقیم مقدار مجاز مطرح شده در آیین نامه را پاس می کند، برای شبیه سازی مانور دور زدن، نتایج بدست آمده از شبیه سازی با نتایج تست تجربی کمتر از ده درصد اختلاف دارد. در نهایت حساسیت سنجی بر روی اندازه سکان در مانور دور زدن شناور تندرو و تاثیر آن بر روی میزان دایره چرخش شناور تندرو انجام شده است.

---

تقاضا برای شناورهای تندرو با توجه به کاربردهای مختلف، افزایش یافته است. کاهش نیروی مقاومت برای دستیابی به سرعت‌های بالا، از اهداف مهم در راستای طراحی شناورهای تندرو است. ایجاد تونل‌های جانبی طولی در بدنه باعث کاهش نیروی درگ می‌شود؛ اما طراحی شناور تنها با هدف کاهش مقاومت درست نبوده، بررسی پایداری و مانور نیز از فاکتورهای مهم است. در مقاله حاضر، با شبیه‌سازی عددی مانور دایروی به عنوان یک مانور استاندارد، کارایی شناور تونل‌دار مورد بررسی قرار گرفته است. دلیل به‌کارگیری روش عددی، دقت بالا و قابل قبول در مقایسه با مدل‌های ریاضی و هزینه کم‌تر نسبت به آزمون‌های تجربی است. از بین تکنیک‌های مختلف، در این کار با در نظر گرفتن حرکت مش به همراه شناور و ترکیب تکنیک مش لغزشی و حرکت انتقالی ناحیه به عنوان روشی کارا به مدل‌سازی مانور شناور پرداخته شد. از مزایای این تکنیک، کاهش زمان محاسبات و افزایش دقت حل است. گسسته‌سازی معادلات از نوع حجم محدود بوده، در شبیه‌سازی آشفتگی از مدلk-ω استفاده می‌شود. در مدل‌سازی سطح آزاد نیز مدل مختلط به روش سطح آزاد ترجیح داده شد. روش حل با نتایج تجربی یک شناور تک‌بدنه اعتبارسنجی شد. در بخش نتایج با ارائه‌ی مسیر حرکت شناور در آزمون‌های مختلف، تاثیر زاویه سکان، نیروی تراست و مود حرکتی شناور بر پارامترهای مانورپذیری شناور تونل‌دار بررسی می‌شود. نتایج نشان از بهبود مانورپذیری شناور تندروی تونل‌دار با نزدیک شدن به مود پروازی دارد؛ به‌طوری‌که با افزایش سرعت و در نزدیکی مود پروازی، قطر تاکتیکی تا ۷,۵ درصد نسبت به مود جابه‌جایی کاهش می‌یابد.

---

در پژوهش حاضر رفتارهای هیدرودینامیکی و ایرودینامیکی یک شناور تندرو با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی مورد مطالعه قرار گرفته است. شبیهسازی‌ها به صورت کاملاً سه بعدی، با در نظر گرفتن جریان دوفازی و توربولانس انجام شده اند. جهت به دست آوردن مقدار سینکیج و تریم شناور، دو درجه آزادی برای آن فرض شده است. به کمک حلگر شش درجه آزادی و با استفاده از مش‌های دینامیکی، معادلات دینامیک جسم صلب با معادلات حاکم بر سیال کوپل شدهاند. با توجه به نتایج آزمایشگاهی موجود، شبیه سازی شناور تندروی هدف در محدوده سرعت خطی m/s ۰,۹-۸.۳۱ انجام شده است. مقایسه نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی موجود، نشان می‌دهد که بیشینه خطای میانگین حاصل برای مقدار مقاومت، تریم و سینکیج در هر سرعت از ۱۰% تجاوز نمی کند که نشان از دقت و کارایی مدل حاضر دارد. برای تمامی سرعت‌ها استقلال حل از مش بررسی شده است و نتایج برای مناسبترین مش ارائه شده است. در ادامه، تأثیر اعمال پله بر روی شناور، جهت کاهش درگ و افزایش پایداری برای چند حالت مختلف یک و دو پله مورد بررسی قرار گرفته‌اند که در نهایت بهینه‌ترین حالت معرفی و نتایج مربوط به آن ارائه شده اند. نتایج نشان می‌دهند که با اعمال پله به قایق تندوری مورد نظر میتوان تا ۱۱% مقاومت بدنه را کاهش داد.