تانکرهای بسیار بزرک حمل کننده نفت خام ((VLCC سنتی از آب توازن در دوبخش عملیاتی مختلف استفاده می کنند. درمسیرهایی که کشتی بدون بار حرکت می کند از آب توازن جهت فرو رفتن کامل پروانه( برای اینکه خارج بودن پروانه باعث اتلاف انرژی شده و از سرعت کشتی می کاهد) و همچنین دستیابی به آبخور مناسب در جلو کشتی جهت جلوگیری از برخورد جلوی کشتی به کف دریا (Slamming) استفاده می شود. در طول عملیات کالا، آب توازن جهت کاهش گشتاور خمشی و ایجاد تعادل و جلوگیری از خم شدن به طرفین در اثر نیروهای وارد شده داخلی بکار می رود.

عملیات متعادل سازی (ballast) یا آب توازن تانکرها دو اثر نامطلوب دارد: آب توازن پمپ شده از دریا به درون تانک های توازن در بردارنده موجوداتی از اکوسیستم محل مزبور(بندر اول) است که با انتقال یافتن آنها از طریق بارگیری و تخلیه تانکهای توازن در اکوسیستم های بیگانه (بندر دوم) این موجودات می توانند باعث نابودی و تغییرات در آن اکوسیستم شوند،  بعلاوه حمل آب توازن نیازمند مصرف سوخت بیشتر است.

  ساختار بدنه بی نیاز از آب توازن

برای داشتن تانکرهای بسیار بزرک حمل کننده نفت خام بدون نیاز به آب توازن، بعضی تغییرات اساسی در شکل بدنه باید صورت بگیرد. یک تانکر بسیار بزرک حمل کننده نفت خام سنتی با ظرفیت ۳۰۰ هزار DWT در شرایط سبک بودن بطور معمول با متوسط آبخور ۳ الی ۴ متر و دماغه و پروانه تقریبا خارج از آب شناور خواهد بود. جهت افزایش آبخور کشتی در شرایط سبک، بدنه کشتی باید بیشتر از حد معمول به شکل حرف وی انگلیسی یا عدد هفت فارسی باشد.کشتی مورد نظر ما برای حمل مقدار مشخصی کالا طراحی شده است و هدف اصلی در طول مرحله طراحی بدنه حداقل سازی مقاومت و بهینه سازی شرایط پروانه (پیشرانه) می باشد.

مقاومت کشتی بطورمعمول به مقاومت ایجاد شده توسط امواج و چسبندگی( سطح تماس آب با بدنه که موجب ایجاد اصطکاک و مقاومت حرکتی می شود) تقسیم می شود. مقاومت ایجاد شده توسط موج در هنگام افزایش سرعت اهمیت می یابد. تانکرهای بسیار بزرک حمل کننده نفت خام رایج معمولا با سرعت های متوسط حرکت می کنند و مقاومت در این نوع کشتی ها بیشتر متاثر از اثرات چسبندگی است. اثر چسبندگی بطور نسبی به میزان سطح بدنه در تماس با آب کشتی و شکل آن وابسته است که اینها خود به شکل هندسی بدنه مربوط می شود. تمرکز اصلی ما روی حداقل سازی میزان کل تماس در سطح بدنه با آب در شرایط پر یا خالی بودن کشتی می باشد.

طرح جدید Trilalty تقریبا زمان مشابهی را در شرایط تخلیه و بارگیری خواهد گرفت که در نتیجه با روش مرسوم یکسان خواهد بود و مقاومت کلی را در کل سفر بهینه خواهد کرد. یک بدنه جعبه شکل پارامتری به منظور حداقل سازی سطح در تماس با آب برای جابجایی مورد نیاز ساخته شد. پارامترهایی که در ادامه می آید ممکن است برای بخش های زیر آبی کشتی متفاوت باشد:

آبخور

پهنای تیر اصلی کشتی (KEEL)

عرض کشتی

ارتفاع کشتی

طول کشتی

این پارامترها می تواند بر روی کشتی و عوامل دخیل دیگر اثر بگذارند. طیف گسترده ایی از پارامترها به منظور یافتن کمترین سطح در تماس با آب مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند.

مقاومت چسبندگی برآورد شده

محاسبه دینامیک سیال(Computational Fluid Dynamics= CFD) یک گزینه مناسب با قابلیت پیش بینی دقیق می باشد که با مدل آزمون شده(Scaled model) برابری می کند. در بسیاری از موارد، شبیه سازی های عددی، نتایج بهتری را نسبت به مخزن شبیه سازی (towing tank)  از نظر دقت نشان می دهد. شبیه سازی دارای مزایای قابل توجهی از نقطه نظر هزینه و انعطاف می باشد و همچنین انجام شبیه سازی های عددی نسبت به تجربی زمان بسیار کمتری می گیرد.

با استفاده از ابزارهای CFD، ما می توانیم مقاومت چسبندگی سطحی را در طرح جدید با بسیاری از طرح های قدیمی مقایسه کنیم. تمرکز بر روی بهینه سازی میدان های فشار در محدوده های دماغه و عقب کشتی می باشد. ناحیه های پرفشار در محدوده دماغه و ناحیه های کم فشار در محدوده عقب کشتی یک عامل کمک کننده به شکل دهی نامطلوب در بدنه است که باید از آن اجتناب کرد. تکرار چندباره طراحی مجدد و تجزیه و تحلیل های CFD موجب شکل گیری شکل نهایی بدنه می شود.

نیروی رانشی

طول قطر بهینه شده و پروانه های دوقلو داشتن آبخور کم را در عقب کشتی در شرایط بدون بار ممکن می سازد. همچنین، کارایی بالای حرکتی بوسیله هم پوشانی پروانه ها ممکن می شود.

دنباله کشتی(ردی که از حرکت کشتی بر آب باقی می ماند) بوسیله اصطکاک بین بدنه کشتی و آب احاطه کننده آن ایجاد می شود که تمرکز آن نزدیک خط مرکزی (مشابه طراحی کشتی های قدیمی تک پروانه) می باشد.

این مسئله نشان دهنده اتلاف انرژی است که تا حدودی توسط پروانه ها جبران می شود همانطور که هر دوی آنها به تسریع حرکت کشتی کمک خواهند کرد.

بعلاوه، هر دو پروانه جهت چرخش یکسانی دارند و این هم پوشانی به کاهش اتلاف انرژی چرخشی در مقایسه با یک پروانه در کشتی های مرسوم کمک خواهد کرد.  

قدرت حرکت

برآورد نیروی رانشی مبتنی بر مقاومت و تجزیه و تحلیل پروانه است. مقایسه بین Triality و یک تانکر معمولی نشان می دهد:تانکر معمولی در شرایط بارگیری شده نیاز به نیروی محرکه کمتری دارد در حالیکه Triality مزیت های بالقوه خود را در شرایط بدون بار و خالی بودن نشان می دهد.

ساختار تانک بدون آب توازن

یک معیار مهم در طراحی جدید این است که باید کشتی قادر به اجرای عملیات کالا بدون نیاز به آب توازن با استفاده از زیر ساخت های موجود و بر طبق قوانین و مقررات حاکم باشد.

یک کشتی تانکر معمولی در حالی وارد بندر بارگیری می شود که کلیه تانکهای توازن آن پر از آب می باشد و این آب توازن در هنگام بارگیری و متناسب با آن جهت اجتناب از گشتاور خمشی، خم شدن به طرفین در اثر نیروهای وارد شده داخلی و خارجی و حفظ تعادل در طول عملیات مربوط به کالا تخلیه می گردد.

از آنجایی که Triality هیچگونه آب توازنی با خود حمل نمی کند، ساختار و پیکره داخلی کشتی باید بگونه ایی باشد که بطور مستقل از ایجاد گشتاور خمشی بالا و خم شدن به طرفین در اثر نیروهای وارد شده داخلی جلوگیری کند و تعادلش را حفظ نماید.

راه حل این موضوع در تقسیم بندی فضای کالا به پنج بخش طولی شامل یک تانک مرکزی، دو تانک میانی( در وسط) و دو تانک در کناره ها برای کالاها می باشد. این تقسیم بندی با داشتن چهار دیواره جداکننده(Bulk Head) بجای دو دیواره جداکننده که در کشتی های معمولی مرسوم است ممکن می شود.

گشتاور خمشی طولی

با تخلیه و بارگیری کردن بخش های مخصوص کالا در سرتاسر طول کشتی، هیچگونه نیروی گشتاور خمشی در اثر نامساوی بودن وزن کالا در طول کشتی ایجاد نمی شود.

طرح Triality به لوله های پمپ کننده ای مجهز خواهد شد که توانایی پمپ کردن محموله به داخل و خارج را بطور همزمان در قسمتهای مختلف کشتی و در سرتاسر طول کشتی خواهند داشت.

برقراری تعادل (Trim) و کج شدن به یکسو در اثر نیروهای وارده داخلی( Heel )

به منظور جلوگیری از کج شدن زیاد کشتی در طول عملیات بارگیری و تخلیه، باید از ایجاد نیروی گشتاور تولید شده توسط کالا جلوگیری کرد. این نیروی گشتاور تولید شده را بوسیله قرار دادن دیواره های جداکننده طولی به منظور دادن گشتاور تعادلی در اطراف خط مرکزی طولی به همه ی بخش های مجزا مهار می کنند.

گشتاور تعادلی نه تنها زمانیکه تانکهای کناری یا میانی در دو طرف کشتی بطور قرینه در حال پر شدن هستند بلکه زمانیکه یکی از تانکهای کناری در یک طرف و تانک میانی در طرف دیگر کشتی در حال پر شدن است، ایجاد می شود.

با بارگیری کالا در بخش های مخصوص کالا در سراسر طول کشتی، عدم توازن زیادی در حین عملیات کالا بوجود نمی آید.

بخش های مجزای کالا

طرز تقسیم بندی هر بخش در زیر آمده است:

بخش ۱ – ۵۵ درصد

بخش ۲- ۲۵ درصد

بخش ۳- ۲۰ درصد

یا

 بخش ۱ – ۵۵ درصد

بخش ۲- ۲۲.۵ درصد

بخش ۳- ۲۲.۵ درصد

در رابطه با بخش های مجزای کالا، بطور کلی Triality همانند حمل کنندهای نفت خام رایج بارگیری می شود و همزمان تعادل عرضی و طولی در حین بارگیری در سراسر طول کشتی حفظ می شود.  

نویسنده نوشته: امیر قائدی حیدری

به زودی این قسمت تکمیل می شود.

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

شاید دوست داشته باشید

خروج انگلستان از اتحادیه اروپا

برکسیت(Brexit) و اثرات آن بر صنعت کشتیرانی انگلستان

در ۲۳ ژوئن ۲۰۱۶ ، اکثریت ۵۱.۹ درصد از رای

layday or laytime

رواماندیا بازه زمانی مجاز (Laytime or Layday)

در حمل و نقل تجاری ، رواماند(Laytime or Layday) مدت

آخرین دیدگاه‌ها

    دسته‌ها

    بایگانی میلادی