3 ژانویه 2024 -توسط دانشگاه ملی دریا و اقیانوس کره
مدل‌های سنتی برای تجزیه و تحلیل عملکرد کشتی‌های خودمختار می‌توانند به پیش‌بینی‌های نادرست منجر شوند. مدل‌های CFD می‌توانند به ارزیابی دقیق‌تری منجر شوند و بنابراین منجر به ناوبری مستقل ایمن‌تر شوند. اعتبار: Daejeong Kim، دانشگاه دریایی و اقیانوس کره
محبوبیت فزاینده وسایل نقلیه خودران، علاقه تحقیقاتی قابل توجهی را در صنعت دریایی، به ویژه برای توسعه کشتی‌های سطحی مستقل دریایی (MASS) برانگیخته است. یکی از الزامات ضروری MASS، توانایی دنبال کردن یک مسیر دریایی از پیش تعیین شده با در نظر گرفتن موانع، عمق آب و قابلیت مانور کشتی است.
هرگونه انحراف از این مسیر به دلیل شرایط نامساعد جوی، خطرات جدی مانند برخورد، یا حوادث زمینی را به همراه دارد. بنابراین برای کشتی های خودمختار مطلوب است که مکانیزمی برای مقاومت موثر در برابر انحرافات داشته باشند.
با این حال، روش‌های فعلی برای ارزیابی عملکرد کشتی‌های خودمختار در مسیر دنبال کردن بر مدل‌های کشتی ریاضی ساده‌شده تکیه می‌کنند. متأسفانه، این مدل‌ها نمی‌توانند فعل و انفعالات پیچیده بین بدنه، پروانه، سکان و بارهای خارجی کشتی‌ها را به تصویر بکشند که منجر به تخمین‌های نادرست عملکرد مسیر می‌شود.
علاوه بر این، در پاسخ به شاخص طراحی بازده انرژی سازمان بین‌المللی دریانوردی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، کمیته حفاظت از محیط زیست دریایی دستورالعمل‌هایی را برای تعیین حداقل قدرت رانش لازم برای حفظ قابلیت مانور کشتی در شرایط نامساعد جوی ارائه کرده است.
با توجه به این دستورالعمل‌ها و نیاز به ارزیابی عملکرد دنباله‌روی مسیر، یک تیم چندملیتی از محققان به رهبری دستیار پروفسور Daejeong Kim از بخش مطالعات همگرایی ناوبری در دانشگاه ملی دریا و اقیانوس کره، اخیراً. عملکرد MASS با استفاده از یک مدل دینامیک سیالات محاسباتی آزاد (CFD) همراه با سیستم هدایت خط دید (LOS)، در سرعت‌های پایین تحت شرایط آب و هوایی نامساعد مسیر را مورد مطالعه قرار داده‌اند.
او می‌گوید: «ما از یک مدل CFD مبتنی بر یک حل‌کننده کاملاً غیر خطی ناپایدار رینولدز میانگین ناویر استوکس استفاده کردیم که می‌تواند اثرات چسبناک و آشفته و وضوح سطح آزاد را که برای مشکلات دنبال‌کننده مسیر حیاتی است، ترکیب کند و پیش‌بینی بهتر عملکرد مسیر را ممکن می‌سازد».
یافته های آنها در Ocean Engineering منتشر شد.
این تیم تجزیه و تحلیل مبتنی بر CFD مدل کشتی کانتینری محبوب KRISO را با سیستم هدایت خودکار LOS به کار گرفت. شرایط آب و هوایی نامطلوب به‌عنوان اختلالات ناشی از امواج کمان، پرتو و امواج دریا مدل‌سازی شد و این سه مورد در سه سرعت مختلف برای شناسایی تأثیر سرعت‌های رو به جلو بر عملکرد مسیر مورد مطالعه قرار گرفتند.
شبیه سازی ها نشان داد که کشتی در هر سه مورد انحرافات نوسانی را تجربه کرده است. در مورد امواج کمان و پرتو، این انحرافات با افزایش قدرت پیشرانه کاهش یافت. جالب اینجاست که در مورد امواج چهارم، قدرت پیشرانه تاثیر ناچیزی بر انحرافات داشته است.
علاوه بر این، واکنش‌های ارتفاع و زمین کشتی به‌شدت تحت‌تاثیر جهت امواج فرودی قرار داشت. علاوه بر این، در هر سه مورد، دامنه رول به طور مداوم زیر 1.5 درجه بود. با این حال، تیم نتوانست اثربخشی افزایش سرعت را در بهبود عملکرد دنبال کردن مسیر مشخص کند.
دکتر کیم در توضیح مفاهیم این یافته‌ها می‌گوید: «مدل پیشنهادی مبتنی بر CFD می‌تواند سهم ارزشمندی در افزایش ایمنی ناوبری دریایی انجام آزمایش‌ها یا آزمایش‌های دریایی در مقیاس کامل مستقل داشته باشد..”
به طور خلاصه، این مطالعه پایه‌ای را برای تجزیه و تحلیل عملکرد MASS در سرعت‌های پایین در شرایط نامساعد جوی ایجاد می‌کند و می‌تواند به اطمینان از ناوبری دریایی مستقل‌تر کمک کند.
