چهارشنبه 29 شهریور 1396  11:06 ق.ظ    ویرایش: چهارشنبه 29 شهریور 1396 11:12 ق.ظ

تانكرهای بسیار بزرك حمل كننده نفت خام ((VLCC سنتی از آب توازن در دوبخش عملیاتی مختلف استفاده می كنند. درمسیرهایی كه كشتی بدون بار حركت می كند از آب توازن جهت فرو رفتن كامل پروانه( برای اینكه خارج بودن پروانه باعث اتلاف انرژی شده و از سرعت كشتی می كاهد) و همچنین دستیابی به آبخور مناسب در جلو كشتی جهت جلوگیری از برخورد جلوی كشتی به كف دریا (Slamming) استفاده می شود. در طول عملیات كالا، آب توازن جهت كاهش گشتاور خمشی و ایجاد تعادل و جلوگیری از خم شدن به طرفین در اثر نیروهای وارد شده داخلی بكار می رود.

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


  ساختار بدنه بی نیاز از آب توازن


برای داشتن تانكرهای بسیار بزرك حمل كننده نفت خام بدون نیاز به آب توازن، بعضی تغییرات اساسی در شكل بدنه باید صورت بگیرد. یك تانكر بسیار بزرك حمل كننده نفت خام سنتی با ظرفیت 300 هزار DWT در شرایط سبك بودن بطور معمول با متوسط آبخور 3 الی 4 متر و دماغه و پروانه تقریبا خارج از آب شناور خواهد بود. جهت افزایش آبخور كشتی در شرایط سبك، بدنه كشتی باید بیشتر از حد معمول به شكل حرف وی انگلیسی یا عدد هفت فارسی باشد. كشتی مورد نظر ما برای حمل مقدار مشخصی كالا طراحی شده است و هدف اصلی در طول مرحله طراحی بدنه حداقل سازی مقاومت و بهینه سازی شرایط پروانه (پیشرانه) می باشد.


 

مقاومت كشتی بطورمعمول به مقاومت ایجاد شده توسط امواج و چسبندگی( سطح تماس آب با بدنه كه موجب ایجاد اصطكاك و مقاومت حركتی می شود) تقسیم می شود. مقاومت ایجاد شده توسط موج در هنگام افزایش سرعت اهمیت می یابد. تانكرهای بسیار بزرك حمل كننده نفت خام رایج معمولا با سرعت های متوسط حركت می كنند و مقاومت در این نوع كشتی ها بیشتر متاثر از اثرات چسبندگی است. اثر چسبندگی بطور نسبی به میزان سطح بدنه در تماس با آب كشتی و شكل آن وابسته است كه اینها خود به شكل هندسی بدنه مربوط می شود. تمركز اصلی ما روی حداقل سازی میزان كل تماس در سطح بدنه با آب در شرایط پر یا خالی بودن كشتی می باشد.

طرح جدید Trilalty تقریبا زمان مشابهی را در شرایط تخلیه و بارگیری خواهد گرفت كه در نتیجه با روش مرسوم یكسان خواهد بود و مقاومت كلی را در كل سفر بهینه خواهد كرد. یك بدنه جعبه شكل پارامتری به منظور حداقل سازی سطح در تماس با آب برای جابجایی مورد نیاز ساخته شد. پارامترهایی كه در ادامه می آید ممكن است برای بخش های زیر آبی كشتی متفاوت باشد:

آبخور

پهنای تیر اصلی كشتی (KEEL)

عرض كشتی

ارتفاع كشتی

طول كشتی

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


مقاومت چسبندگی برآورد شده


محاسبه دینامیك سیال(Computational Fluid Dynamics= CFD) یك گزینه مناسب با قابلیت پیش بینی دقیق می باشد كه با مدل آزمون شده(Scaled model) برابری می كند. 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 كمتری می گیرد.

با استفاده از ابزارهای CFD، ما می توانیم مقاومت چسبندگی سطحی را در طرح جدید با بسیاری از طرح های قدیمی مقایسه كنیم. تمركز بر روی بهینه سازی میدان های فشار در محدوده های دماغه و عقب كشتی می باشد. ناحیه های پرفشار در محدوده دماغه و ناحیه های كم فشار در محدوده عقب كشتی یك عامل كمك كننده به شكل دهی نامطلوب در بدنه است كه باید از آن اجتناب كرد. تكرار چندباره طراحی مجدد و تجزیه و تحلیل های CFD موجب شكل گیری شكل نهایی بدنه می شود.


نیروی رانشی


طول قطر بهینه شده و پروانه های دوقلو داشتن آبخور كم را در عقب كشتی در شرایط بدون بار ممكن می سازد. همچنین، كارایی بالای حركتی بوسیله هم پوشانی پروانه ها ممكن می شود.

دنباله كشتی(ردی كه از حركت كشتی بر آب باقی می ماند) بوسیله اصطكاك بین بدنه كشتی و آب احاطه كننده آن ایجاد می شود كه تمركز آن نزدیك خط مركزی (مشابه طراحی كشتی های قدیمی تك پروانه) می باشد.


 

این مسئله نشان دهنده اتلاف انرژی است كه تا حدودی توسط پروانه ها جبران می شود همانطور كه هر دوی آنها به تسریع حركت كشتی كمك خواهند كرد.

بعلاوه، هر دو پروانه جهت چرخش یكسانی دارند و این هم پوشانی به كاهش اتلاف انرژی چرخشی در مقایسه با یك پروانه در كشتی های مرسوم كمك خواهد كرد.  


قدرت حركت


برآورد نیروی رانشی مبتنی بر مقاومت و تجزیه و تحلیل پروانه است. مقایسه بین Triality و یك تانكر معمولی نشان می دهد:تانكر معمولی در شرایط بارگیری شده نیاز به نیروی محركه كمتری دارد در حالیكه Triality مزیت های بالقوه خود را در شرایط بدون بار و خالی بودن نشان می دهد.


ساختار تانك بدون آب توازن


یك معیار مهم در طراحی جدید این است كه باید كشتی قادر به اجرای عملیات كالا بدون نیاز به آب توازن با استفاده از زیر ساخت های موجود و بر طبق قوانین و مقررات حاكم باشد.

یك كشتی تانكر معمولی در حالی وارد بندر بارگیری می شود كه كلیه تانكهای 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 كالا تخلیه می گردد.

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

راه حل این موضوع در تقسیم بندی فضای كالا به پنج بخش طولی شامل یك تانك مركزی، دو تانك میانی( در وسط) و دو تانك در كناره ها برای كالاها می باشد. این تقسیم بندی با داشتن چهار دیواره جداكننده(Bulk Head) بجای دو دیواره جداكننده كه در كشتی های معمولی مرسوم است ممكن می شود.



گشتاور خمشی طولی


با تخلیه و بارگیری كردن بخش های مخصوص كالا در سرتاسر طول كشتی، هیچگونه نیروی گشتاور خمشی در اثر نامساوی بودن وزن كالا در طول كشتی ایجاد نمی شود.

طرح Triality به لوله های پمپ كننده ای مجهز خواهد شد كه توانایی پمپ كردن محموله به داخل و خارج را بطور همزمان در قسمتهای مختلف كشتی و در سرتاسر طول كشتی خواهند داشت.


برقراری تعادل (Trim) و كج شدن به یكسو در اثر نیروهای وارده داخلی( Heel )


به منظور جلوگیری از كج شدن زیاد كشتی در طول عملیات بارگیری و تخلیه، باید از ایجاد نیروی گشتاور تولید شده توسط كالا جلوگیری كرد. این نیروی گشتاور تولید شده را بوسیله قرار دادن دیواره های جداكننده طولی به منظور دادن گشتاور تعادلی در اطراف خط مركزی طولی به همه ی بخش های مجزا مهار می كنند.

گشتاور تعادلی نه تنها زمانیكه تانكهای كناری یا میانی در دو طرف كشتی بطور قرینه در حال پر شدن هستند بلكه زمانیكه یكی از تانكهای كناری در یك طرف و تانك میانی در طرف دیگر كشتی در حال پر شدن است، ایجاد می شود.

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


بخش های مجزای كالا


طرز تقسیم بندی هر بخش در زیر آمده است:

بخش 1 – 55 درصد

بخش 2- 25 درصد

بخش 3- 20 درصد

یا

 بخش 1 – 55 درصد

بخش 2- 22.5 درصد

بخش 3- 22.5 درصد

در رابطه با بخش های مجزای كالا، بطور كلی Triality همانند حمل كنندهای نفت خام رایج بارگیری می شود و همزمان تعادل عرضی و طولی در حین بارگیری در سراسر طول كشتی حفظ می شود.  


   


نظرات()  
پنجشنبه 23 شهریور 1396  10:32 ق.ظ    ویرایش: چهارشنبه 29 شهریور 1396 11:15 ق.ظ

 

 

 تانكرهای بدون آب توازن


در سال های اخیر اقدامات زیادی به منظور استفاده از تكنولوژی های سازگار با محیط زیست در صنایع كشتیرانی صورت گرفته است. اخیرا DNV طرح ابداعی جدید خود در رابطه با كشتی های VLCC موسوم به Triality را ارائه كرده است كه در واقع كشتی با سوخت LNG بوده و با توجه به ساختار بدنه بی نیاز از سیستم آب توازن می باشد. این كشتی بعلت استفاده از گاز برای سوخت، آلودگی هوای بسیار كمی تولید می كند. همانطور كه از نام این طرح پیداست دستیابی به سه هدف را ممكن می سازد كه عبارتند از:

به لحاظ زیست محیطی بسیار برتر از انواع تانكرهای حمل مواد خام می باشد، راه حل ارائه شده توسط آن امری عملی و براساس علوم موجود است و در نهایت به لحاظ مالی نسبت به انواع حمل كننده های سنتی كه از سوخت سنگین استفاده می كنند بسیار جذابتر است.

مدیر عامل DNV هنریك اُ.مادسن می گوید:« من معتقدم كه گاز بزودی سوخت رایج در كشتی های تجاری خواهد شد. در سال 2020 اكثر مالكان، كشتی هایی را سفارش خواهند داد كه از سوخت گاز طبیعی مایع (LNG)استفاده كند. بعنوان یك موسسه شناخته شده طبقه بندی، DNV موظف است كه شیوه های محیط زیست دوستانه ی بیشتری را برای صنعت كشتیرانی بیابد، و آنچه امروز ما بعنوان نوآوری در عرصه كشتی های تانكری حمل نفت خام انجام داده ایم باعث افتخار من است.»

 

آسیب رسانی كمتر به محیط زیست


با مقایسه طرح جدید Triality و طرح های مرسوم در تانكرهای حمل نفت خام متوجه می شویم كه هر دو دارای طیف عملیات مشابه هستند ولی در طرح جدید تانكرهای VLCC :

 

  • انتشار  COx 34 درصد كمتر است.
  • حذف كامل نیاز به آب توازن
  • حذف كامل تخلیه شدن بخار حاصل از كالا (venting of cargo vapors)
  • 25 درصد صرفه جویی در مصرف انرژی

آسیب رسانی كمتر همچنین می تواند برای ساكنان بنادر و مناطقی كه در مجاورت مسیرهای پر ترافیك كشتیرانی زندگی می كنند مفیدباشد زیرا 80 درصد انتشار اكسید نیتروژن و بیش از 95 درصد اكسید گوگرد و ذرات معلق در هوا را كاهش می دهد.

 

عدم وجود آب توازن


در تانكرهای مرسوم امروزی در شرایطی كه كشتی بدون بار در حال سفر است باید از آب توازن جهت غوطه وری مناسب و داشتن آب خور كافی جهت جلوگیری از برخورد به كف دریا استفاده می شود. در واقع این طرح با بدنه V شكل میزان سطحِ در تماس بدنه با آب را كاهش می دهد و با توجه به نحوه تقسیم بندی تانكها در داخل آن نیازی به آب توازن ندارد و بسیار كاراتر از طرح های كنونی است.

یك كشتی VLCC در شرایط بدون بار حدود 80 الی 100 هزار تن آب دریا را با خود حمل می كند كه حاوی موجودات اكوسیستم محل آبگیری كشتی هستند و وقتی این آب در محل دیگری جهت بارگیری تخلیه می شود این موجودات زنده بیگانه می توانند باعث ایجاد تغییر یا نابودی اكوسیستم جدید شوند. بعلاوه باید هزینه های حمل این میزان آب و نگهداری از تانكهای توازن را نیز به این مسئله افزود.

طرح Triality می تواند در طول یك سفر حدود پانصد تن از كالای(مایع) تبخیر شده را جمع آوری نموده و دوباره به حالت مایع درآورد. این گاز مایع شده سپس در تانكهای مخصوص روی عرشه ذخیره می شوند و بیش از نیمی از آن بعنوان سوخت بویلرها در طول عملیات تخلیه كالا مورد استفاده قرار می گیرد و می توان باقی مانده آنرا به درون تانكهای كالا منتقل كرده یا در طول عملیات تحویل كالا به ساحل به آنان تحویل داد.

 

برتری كشتی دوستدار محیط زیست به لحاظ هزینه ساخت


 هنگامیكه بحث هزینه های اضافی ساخت كشتی طبق طرح جدید و كاهش هزینه عملیات به میان می آید نتیجه گیری هنریك اُ.مادسن كاملا روشن است: « امكان توسعه كشتی با برتری به لحاظ زیست محیطی و سودآوری به طور همزمان ممكن است. برآورد ما افزایش 10 الی 15 درصدی در هزینه ها برای ساخت كشتی طبق طرح جدید Trilaty در مقایسه با VLCC سنتی می باشد. با این وجود ما كاهش 25 درصدی هزینه ها در طول چرخه زندگی كشتی Triality نسبت به طرح های مرسوم را برآورد می كنیم. من معتقدم كه كشتی های Triality تا سال 2014 از كارخانه های كشتی سازی روانه دریا خواهند شد.»


   


نظرات()  
  • کل صفحات:3  
  • 1
  • 2
  • 3
  •   

SeaTrade & Transport

زكات علم آموختن آن به دیگران است