معرفی واحد:

آزمایشگاه مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی شریف با هدف تامین نیاز بخش­های مختلف صنایع دریایی در زمینه فعالیت‌های تجربی از حدود پانزده سال پیش تاسیس شده است و در سالیان اخیر سعی کرده که با بهره­‌گیری از امکانات مناسب، اعضای هیئت علمی برجسته و تحقیقات در زمینه‌­های تجربی مهندسی دریا پایه و اساس محکمی در خصوص هیدرودینامیک و دینامیک متحرک‌های دریایی را بنیان نهد.

معرفی حوزه‌های کاری و توانمندی‌ها:

در حال حاضر ارتباطات مناسبی بین مرکز و قطب با شرکت‌ها، پژوهشکده­‌ها و سازمان­‌های مختلف در زمینه‌­های طراحی و ساخت و بررسی‌ها و تست­های آزمایشگاهی وجود دارد. این پروژه‌ها عبارتند از:

1- انواع تست­‌های هیدرودینامیکی و سازه­ای مدل شناورهای مختلف

2- تست مانور شناور­های مختلف در آب عمیق و کم­ عمق

3- تست سازه­‌های فراساحلی آب عمیق و کم ­عمق

4- انواع تست پروانه در تونل کاویتاسیون

5- انواع تست مربوط به زیردریایی و شناورهای زیرسطحی

6- بررسی رفتار دریامانی شناورهای مختلف و سکوهای دریایی شناور در حالت‌های مختلف دریایی

7- انواع تست رانش و دریامانی شناورها در آب آزاد

 

معرفی محصولات و پروژه‌ها:

• طراحی و ساخت ربات­ ماهی

استفاده از قوانین طبیعت و مكانیزم حركتی ماهی‌ها برای ساخت انواع ربات‌های زیر آبی موضوع بسیار مهمی است كه طی سال‌های اخیر مورد توجه واقع شده است. در راستای دستیابی به این تكنولوژی فعالیت‌های گسترده‌ای آغاز شده و نمونه‌های مختلفی از ربات ماهی‌ها ساخته شده است.

• طراحی و ساخت ربات زیرآبی

 ربات‌های زیر آب از نوع ROV معمولاً محدودیت‌های زیادی به علت وابستگی به شناورهای پشتیبان دارا می­‌باشند. بر این اساس مستقل شدن ربات فوق و تامین توان و هدایت آن بصورت خودكار بسیار مهم است. انواع AUV‌ها (Autonomus Underwater Vehicles) ها در این راستا طراحی شده و در حال حاضر نمونه‌ای از آن ساخته شده است.

 

• تهیه نرم افزار شبیه‌­ساز شناور تندرو

 عمده شبیه‌سازهای توسعه داده شده در سطح دنیا مختص شناورهای جابجایی هستند. در این پروژه با هدف توسعه شبیه‌ساز شناورهای تندروی پروازی یک نرم‌افزار شش درجه

آزادی توسعه داده شده است که قادر است حرکات شناور تندرو تحت اثر امواج و مانور آن را شبیه‌سازی کند. نتایج با استفاده از تست مدل اعتبار سنجی شده ­است.

• طرحی، ساخت و تست مدل هواناو

 در این پروژه علاوه بر انجام مطالعات لازم در زمینه طراحی، ساخت و تست هواناوها و طراحی و انجام تست بالشتک برای مدل هواناو از نوع کیسه و انگشتی و ساخت اسکرت برای دو مدل 1 و 2/5 متری و نصب آن، ساخت دو مدل کامل 1 و 2/5 متری هواناو و خودرانش کردن مدل 2/5 و انجام تست‌های هیدرودینامیکی هواناو و مقاومت و بررسی دریامانی آن‌ها پرداخته شده است. در طی این پروژه برای اولین بار در سطح کشور اصول تست شناورهای بالشتک هوایی تدوین شده و قابلیت‌های دریانوردی هواناو از نظر عملکرد در امواج، مقاومت و مانور ارزیابی شده است.

• تست مدل اسلاشینگ شناورها در حوضچه کشش

پدیده اسلاشینگ به دلیل نوسانات سطح مایع درون مخازن نفت‌کش‌ها رخ می‌دهد. در مرکز پژوهشی مهندسی دریا، شناور نفت‌کش در شرایط محیطی مختلف با ارتفاع مایع‌های متفاوت درون مخزن تست شده است و فشار وارد بر دیوارهای مخزن اندازه‌گیری شده است و بررسی پایداری و نوسانات شناور در حالت‌های متفاوت لحاظ شده است.

• طراحی، ساخت و تست مدل سکوی پایه کششی

سکوهای شناور از نوع پایه کششی یک نوع سکوی تطبیقی است که دارای سیستم مهار عمودی با نیروی شناوری اضافه می‌باشد. این نوع سکوها معمولا برای حفاری در آب عمیق مورد استفاده قرار می‌گیرد. از مهمترین خواص این سکوها می‌توان به استخراج نفت در حوزه‌های نفتی بزرگ اشاره کرد. در بعضی از نقاط جهان از این سکو به عنوان تکیه‌گاه توربین‌های بادی نیز استفاده می‌شود. مدل آزمایشگاهی سکویISSCTLP درآزمایشگاه مهندسی دریا دانشگاه شریف ساخته شده و دامنه پاسخ حرکات صفحه افق سکو به همراه نمودار تاریخچه زمانی این حرکات در حالت پایدار و صدمه دیده در زوایای مختلف برخورد موج منظم و مقادیر پیش کشیدگی‌های مختلف توسط تاندون‌ها استخراج شده است.

• طراحی، ساخت و تست مدل سکوی امیرکبیر

مدل فیزیکی سکوی نیمه شناور امیرکبیر، تنها دستگاه حفار شناور کشور در دریای خزر، به منظور انجام تست‌های دریامانی در دانشگاه صنعتی شریف ساخته شد. مدل مذکور، تنها مدل ساخته شده از سکوی نیمه شناور امیرکبیر در کشور است که جهت انجام تست‌های دریامانی ساخته شده است. این تست‌ها به منظور ارزیابی حرکات شش درجه آزادی سکوی امیرکبیر در شرایط دریایی و الگوهای مهاربندی مختلف است.

طول این مدل که با نسبت ابعادی 1:143 ساخته شده 56 سانتی‌متر و عرض آن 51 سانتی‌متر می‌باشد. آبخور این سکو در شرایط تست 5/9 سانتی متر می‌باشد. وزن مدل ساخته شده 6 کیلوگرم بوده که برای انجام تست‌ها باید تا 5/9 کیلوگرم ارتقا یابد.

• تدوین و بومی سازی استاداردهای طراحی و ساخت قفس‌های پرورش ماهی

مرکز پژوهشی مهندسی دریا دانشگاه صنعتی شریف برای اولین بار در ایران به بررسی، تدوین و بومی سازی استانداردها و تعیین ضوابط فنی طراحی، ساخت و نصب قفس‌های پرورش ماهیان دریایی می‌پردازد.

با توجه کاهش ذخایر آبزیان دریایی و به خصوص ماهی‌ها از گونه‌های خاص، جهان به سمت استفاده از قفس ماهیان دریایی به خصوص در آب‌های عمیق گام بر می‌دارد. از جمله کشورهایی که به صورت بسیار صنعتی و دقیق به این موضوع پرداخته‌اند عبارتند از نروژ، ژاپن، استرالیا و مکزیک. این قفس ماهی‌ها از بخش‌های مختلفی تشکیل شده و انواع مختلفی دارد. گونه متعارف آن که در دریاهای آزاد دور از ساحل مورد استفاده قرار می‌گیرد گونه قفس‌های شناور می‌باشد. این نوع قفس‌ها دارای بخش‌های اصلی مختلف از جمله تور، تیوب شناور، تیوب مغروق، لنگر و خطوط مهار می‌باشد. نمونه‌ای از این قفس ماهی‌ها در شکل مقابل آورده شده است

از جمله مواردی که طی این پروژه تحقیقاتی به آن‌ها پرداخته می‌شود عبارتند از:

• تعیین فاکتورهای موثر بر طراحی، ساخت، نصب و بهره برداری از قفس‌های ماهی در سطح کشور
• تحلیل کیفی عوامل موثر بر طراحی، ساخت، نصب و بهره برداری از قفس‌های ماهی در سطح کشور
• تعیین الزامات و استانداردهای حاکم بر شرایط محیطی
• تعیین الزامات و استاندارهای حاکم بر طراحی هیدرودینامیکی
• تعیین الزامات و استانداردهای حاکم بر طراحی سازه‌ای
• تبیین استانداردهای لازم هم جهت با موارد زیست محیطی
• تبیین استانداردهای کیفیت محیط دریایی و محیط آبی
• تبیین استانداردهای آلودگی محیط زیست دریایی
• تعیین استانداردهای حاکم بر به آب اندازی، حمل و نصب سازه
• تعیین استانداردهای حاکم بر به آب اندازی، حمل و نصب سازه
• تعیین استانداردهای بازرسی دوره­ای، تعمییرات و نگهداری قفس‌ها

هدف از این پروژه تحقیقاتی نیز تدوین اولین استاندارد ملی در حوزه مهندسی ساخت، تحلیل و طراحی قفس ماهی‌ها با در نظر گرفتن شرایط زیست محیطی و زیست دریایی برای شمال و جنوب کشور ایران می‌باشد. این استاندارد پس از نهایی شدن و بررسی شرایط ثبت می‌تواند با همکاری سازمان شیلات ایران و جهاد کشاورزی مورد بهره‌برداری قرار گیرد و در سال‌های بعد اقدامات اولیه ساخت اولین قفس ماهی به صورت فنی بر پایه تحقیقات داخلی صورت پذیرد.

• طراحی تامین تجهیزات، ساخت و راه‌اندازی سیستم تست در آب‌های آزاد

تست مقاومت یكی از مهم‌ترین تست‌ها در طراحی شناورها می‌باشد. انجام این تست معمولاً مستلزم ساخت و ایجاد آزمایشگاه‌های بزرگ مجهز به كانال كشش Towing Tank بوده كه زمان بر و نیازمند سرمایه گذاری بسیار قابل توجه خواهد بود.

بر این اساس تجهیزات اندازه‌گیری تست مقاومت در آب‌های آزاد نسبت به تجهیزات حوضچه تست کشش که در فضاهای سربسته مورد استفاده قرار می‌گیرند، مزایای قابل توجهی دارند. نمونه‌ای از تجهیزات مورد نیاز برای اینگونه تست‌های آب آزاد ساخته شده و هم اكنون می‌تواند تست مقاومت انواع شناورها معمول و تندرو را انجام دهد.

• طراحی، ساخت و تست داکت پاشنه جهت کاهش مصرف سوخت شناورها

 در این پروژه هدف طراحی و ساخت یک داکت متعادل کننده ویک به منظور بهبود عملکرد سیستم رانش و کاهش مصرف انرژی بوده است. در این راستا از ترکیب شبیه‌سازی عددی و تست‌های آزمایشگاهی استفاده شده است. داکت‌های متعادل کننده ویک، شامل دو اثر مهم می‌باشند که در کاهش مصرف انرژی موثراند، یکی اثر داکت روی بدنه و دیگری اثر داکت روی پروانه. هنگامی که داکت در پاشنه شناور نصب می‌شود، میدان فشار در ناحیه پاشنه شناور، متاثر از داکت گشته و نهایتاً جدایش جریان در ناحیه پاشنه به تاخیر می‌افتد و مقاومت شناور کاهش یافته و نهایتاً مصرف سوخت شناور در سرعت طراحی کاهش می‌یابد. همچنین با بهبود میدان ویک ورودی به پروانه، عملکرد پروانه بهبود می‌یابد و افزایش راندمان پروانه نیز نهایتاً در کاهش مصرف سوخت موثر خواهد بود.

• مدل‌سازی فیزیکی پایه‌های کیسونی پل خلیج فارس

ایده احداث راه ارتباطی جزیره قشم با سواحل خاک مادری از دهه 50 و از زمان احداث نخستین بندر آزاد تجاری ایران در این جزیره مطرح گردیده است. در این طرح قرار بود که بواسطه یک پل سنگی، جزیره قشم به یک مرکز توریستی و تجاری بزرگ در دهانه خلیج فارس و تنگه هرمز مبدل گردد. از جمله چالش‌های بزرگ این پروژه، فرایند انتقال و مغروق‌سازی بلوک‌های کیسونی پیش‌ساخته و فوق سنگین آن در دریا می‌باشد. در این راستا، دانشگاه صنعتی شریف با بررسی عددی و آزمایشگاهی سناریوهای انتقال و نصب کیسون‌های پل خلیج فارس در دریا درصدد رفع این چالش می‌باشد. برای این منظور، پایه‌های کیسونی در نرم‌افزار موسس برای مطالعه عددی رفتار سازه مدل‌سازی شده و قرار است که مطالعات آزمایشگاهی این پروژه در آزمایشگاه دریا دانشگاه صنعتی شریف صورت پذیرد.