تانكرهاي بسيار بزرك حمل كننده نفت خام ((VLCC سنتي از آب توازن در دوبخش عملياتي مختلف استفاده مي كنند. درمسيرهايي كه كشتي بدون بار حركت مي كند از آب توازن جهت فرو رفتن كامل پروانه( براي اينكه خارج بودن پروانه باعث اتلاف انرژي شده و از سرعت كشتي مي كاهد) و همچنين دستيابي به آبخور مناسب در جلو كشتي جهت جلوگيري از برخورد جلوي كشتي به كف دريا (Slamming) استفاده مي شود. در طول عمليات كالا، آب توازن جهت كاهش گشتاور خمشي و ايجاد تعادل و جلوگيري از خم شدن به طرفين در اثر نيروهاي وارد شده داخلي بكار مي رود.
عمليات متعادل سازی (ballast) يا آب توازن تانكرها دو اثر نامطلوب دارد: آب توازن پمپ شده از دريا به درون تانك هاي توازن در بردارنده موجوداتي از اكوسيستم محل مزبور(بندر اول) است كه با انتقال يافتن آنها از طريق بارگيري و تخليه تانكهاي توازن در اكوسيستم هاي بيگانه (بندر دوم) اين موجودات مي توانند باعث نابودي و تغييرات در آن اكوسيستم شوند، بعلاوه حمل آب توازن نيازمند مصرف سوخت بيشتر است.
ساختار بدنه بي نياز از آب توازن
براي داشتن تانكرهاي بسيار بزرك حمل كننده نفت خام بدون نياز به آب توازن، بعضي تغييرات اساسي در شكل بدنه بايد صورت بگيرد. يك تانكر بسيار بزرك حمل كننده نفت خام سنتي با ظرفيت 300 هزار DWT در شرايط سبك بودن بطور معمول با متوسط آبخور 3 الي 4 متر و دماغه و پروانه تقريبا خارج از آب شناور خواهد بود. جهت افزايش آبخور كشتي در شرايط سبك، بدنه كشتي بايد بيشتر از حد معمول به شكل حرف وي انگليسي يا عدد هفت فارسي باشد. كشتي مورد نظر ما براي حمل مقدار مشخصي كالا طراحي شده است و هدف اصلي در طول مرحله طراحي بدنه حداقل سازي مقاومت و بهينه سازي شرايط پروانه (پيشرانه) مي باشد.
مقاومت كشتي بطورمعمول به مقاومت ايجاد شده توسط امواج و چسبندگي( سطح تماس آب با بدنه كه موجب ايجاد اصطكاك و مقاومت حركتي مي شود) تقسيم مي شود. مقاومت ايجاد شده توسط موج در هنگام افزايش سرعت اهميت مي يابد. تانكرهاي بسيار بزرك حمل كننده نفت خام رايج معمولا با سرعت هاي متوسط حركت مي كنند و مقاومت در اين نوع كشتي ها بيشتر متاثر از اثرات چسبندگي است. اثر چسبندگي بطور نسبي به ميزان سطح بدنه در تماس با آب كشتي و شكل آن وابسته است كه اينها خود به شكل هندسي بدنه مربوط مي شود. تمركز اصلي ما روي حداقل سازي ميزان كل تماس در سطح بدنه با آب در شرايط پر يا خالي بودن كشتي مي باشد.
طرح جديد Trilalty تقريبا زمان مشابهي را در شرايط تخليه و بارگيري خواهد گرفت كه در نتيجه با روش مرسوم يكسان خواهد بود و مقاومت كلي را در كل سفر بهينه خواهد كرد. يك بدنه جعبه شكل پارامتري به منظور حداقل سازي سطح در تماس با آب براي جابجايي مورد نياز ساخته شد. پارامترهايي كه در ادامه مي آيد ممكن است براي بخش هاي زير آبي كشتي متفاوت باشد:
آبخور
پهناي تير اصلي كشتي (KEEL)
عرض كشتي
ارتفاع كشتي
طول كشتي
اين پارامترها مي تواند بر روي كشتي و عوامل دخيل ديگر اثر بگذارند. طيف گسترده ايي از پارامترها به منظور يافتن كمترين سطح در تماس با آب مورد تجزيه و تحليل قرار گرفته اند.
مقاومت چسبندگي برآورد شده
محاسبه ديناميك سيال(Computational Fluid Dynamics= CFD) يك گزينه مناسب با قابليت پيش بيني دقيق مي باشد كه با مدل آزمون شده(Scaled model) برابري مي كند. در بسياري از موارد، شبيه سازي هاي عددي، نتايج بهتري را نسبت به مخزن شبیه سازی (towing tank) از نظر دقت نشان مي دهد. شبيه سازي داراي مزاياي قابل توجهي از نقطه نظر هزينه و انعطاف مي باشد و همچنين انجام شبيه سازي هاي عددي نسبت به تجربي زمان بسيار كمتري مي گيرد.
با استفاده از ابزارهاي CFD، ما مي توانيم مقاومت چسبندگي سطحي را در طرح جديد با بسياري از طرح هاي قديمي مقايسه كنيم. تمركز بر روي بهينه سازي ميدان هاي فشار در محدوده هاي دماغه و عقب كشتي مي باشد. ناحيه هاي پرفشار در محدوده دماغه و ناحيه هاي كم فشار در محدوده عقب كشتي يك عامل كمك كننده به شكل دهي نامطلوب در بدنه است كه بايد از آن اجتناب كرد. تكرار چندباره طراحي مجدد و تجزيه و تحليل هاي CFD موجب شكل گيري شكل نهايي بدنه می شود.
نيروي رانشي
طول قطر بهينه شده و پروانه هاي دوقلو داشتن آبخور كم را در عقب كشتي در شرايط بدون بار ممكن مي سازد. همچنين، كارايي بالاي حركتي بوسيله هم پوشاني پروانه ها ممكن مي شود.
دنباله كشتي(ردي كه از حركت كشتي بر آب باقي مي ماند) بوسيله اصطكاك بين بدنه كشتي و آب احاطه كننده آن ايجاد مي شود كه تمركز آن نزديك خط مركزي (مشابه طراحي كشتي هاي قديمي تك پروانه) مي باشد.
اين مسئله نشان دهنده اتلاف انرژي است كه تا حدودي توسط پروانه ها جبران مي شود همانطور كه هر دوي آنها به تسريع حركت كشتي كمك خواهند كرد.
بعلاوه، هر دو پروانه جهت چرخش يكساني دارند و اين هم پوشاني به كاهش اتلاف انرژي چرخشي در مقايسه با يك پروانه در كشتي هاي مرسوم كمك خواهد كرد.
قدرت حركت
برآورد نيروي رانشي مبتني بر مقاومت و تجزيه و تحليل پروانه است. مقايسه بين Triality و يك تانكر معمولي نشان مي دهد:تانكر معمولي در شرايط بارگيري شده نياز به نيروي محركه كمتري دارد در حاليكه Triality مزيت هاي بالقوه خود را در شرايط بدون بار و خالي بودن نشان مي دهد.
ساختار تانك بدون آب توازن
يك معيار مهم در طراحي جديد اين است كه بايد كشتي قادر به اجراي عمليات كالا بدون نياز به آب توازن با استفاده از زير ساخت هاي موجود و بر طبق قوانين و مقررات حاكم باشد.
يك كشتي تانكر معمولي در حالي وارد بندر بارگيري مي شود كه كليه تانكهاي توازن آن پر از آب مي باشد و اين آب توازن در هنگام بارگيري و متناسب با آن جهت اجتناب از گشتاور خمشي، خم شدن به طرفين در اثر نيروهاي وارد شده داخلي و خارجي و حفظ تعادل در طول عمليات مربوط به كالا تخليه مي گردد.
از آنجايي كه Triality هيچگونه آب توازني با خود حمل نمي كند، ساختار و پيكره داخلي كشتي بايد بگونه ايي باشد كه بطور مستقل از ايجاد گشتاور خمشي بالا و خم شدن به طرفين در اثر نيروهاي وارد شده داخلي جلوگيري كند و تعادلش را حفظ نمايد.
راه حل اين موضوع در تقسيم بندي فضاي كالا به پنج بخش طولي شامل يك تانك مركزي، دو تانك مياني( در وسط) و دو تانك در كناره ها براي كالاها مي باشد. اين تقسيم بندي با داشتن چهار ديواره جداكننده(Bulk Head) بجاي دو ديواره جداكننده كه در كشتي هاي معمولي مرسوم است ممكن مي شود.
گشتاور خمشي طولي
با تخليه و بارگيري كردن بخش هاي مخصوص كالا در سرتاسر طول كشتي، هيچگونه نيروي گشتاور خمشي در اثر نامساوي بودن وزن كالا در طول كشتي ايجاد نمي شود.
طرح Triality به لوله هاي پمپ كننده اي مجهز خواهد شد كه توانايي پمپ كردن محموله به داخل و خارج را بطور همزمان در قسمتهاي مختلف كشتي و در سرتاسر طول كشتي خواهند داشت.
برقراري تعادل (Trim) و كج شدن به يكسو در اثر نيروهاي وارده داخلي( Heel )
به منظور جلوگيري از كج شدن زياد كشتي در طول عمليات بارگيري و تخليه، بايد از ايجاد نيروي گشتاور توليد شده توسط كالا جلوگيري كرد. اين نيروي گشتاور توليد شده را بوسيله قرار دادن ديواره هاي جداكننده طولي به منظور دادن گشتاور تعادلي در اطراف خط مركزي طولي به همه ي بخش هاي مجزا مهار مي كنند.
گشتاور تعادلي نه تنها زمانيكه تانكهاي كناري يا مياني در دو طرف كشتي بطور قرينه در حال پر شدن هستند بلكه زمانيكه يكي از تانكهاي كناري در يك طرف و تانك مياني در طرف ديگر كشتي در حال پر شدن است، ايجاد مي شود.
با بارگيري كالا در بخش هاي مخصوص كالا در سراسر طول كشتي، عدم توازن زيادي در حين عمليات كالا بوجود نمي آيد.
بخش هاي مجزاي كالا
طرز تقسيم بندي هر بخش در زير آمده است:
بخش 1 – 55 درصد
بخش 2- 25 درصد
بخش 3- 20 درصد
يا
بخش 1 – 55 درصد
بخش 2- 22.5 درصد
بخش 3- 22.5 درصد
در رابطه با بخش هاي مجزاي كالا، بطور كلي Triality همانند حمل كنندهاي نفت خام رايج بارگيري مي شود و همزمان تعادل عرضي و طولي در حين بارگيري در سراسر طول كشتي حفظ مي شود.
سعی كرده ام محلی مناسب برای تبادل نظر و به اشتراك گذاری اطلاعات خود در زمینه های مربوط به دریانوردی و بازرگانی دریایی، مدیریت، اقتصاد و بانک ایجاد كنم تا از این طریق به گسترش هرچه بیشتر این صنعت بزرگ و حیاتی برای كشور، به سهم خود كمك كرده باشم. این وبلاگ از دو آدرس زیر در دسترس است.