عنوان:  پایان نامه طراحی زیردریایی، مهندسي مکانیک

رشته:  پروژه پایانی دوره کارشناسی‌،مهندسی مکانيک گرايش حرارت و سيالات

فرمت فایل: WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحه: 170

چکیده
در این پایان نامه تلاش می کنیم تادر خصوص طراحی زیردریایی و جوانب مختلف که در طراحی آنها مهم هستند مطالبی هرچند نوین تر را ارائه دهیم. البته طراحی زیردریایی خود یکی از فعالیت های بی شمار طراحی مهندسی است و موضوعوعاتی وجود دارند که در همه ی طراحی ها عمومیت دارند. در واقع سعی بر آن قرار گرفته است تا ضمن استفاده از اطلاعات این طرح ها روابط و شیوه های جدید در طراحی اینگونه شناورها ارائه گردد تا ضمن ارائه طرح خاص مطروحه، اطلاعات بطور جامع توانایی راهنمایی در جهت طراحی اینگونه شناورها ارائه نماید. امیدواریم که مورد توجه خوانندگان آن قرار گیرد.

فهرست مطالب
عنوان
مقدمه 
فصل اول: طراحی کلی
1-1- مقدمه
1-2- اهداف طراحی
1-3- مراحل طراحی
1-3-1- جزئیات تکمیل طراحی ساخت
1-3-1-1- سازه
1-3-1-2- جانمایی قسمت ها
1-3-1-3- هیدرودینامیک
1-3-1-4- سیستم ها
1-3-1-5- هیدرواستاتیک
1-4- هیدرواستاتیک زیردریایی
1-4-1- اصول اولیه شناوری
1-4-2- زیردریایی در سطح آب
1-4-3- آرایش مخازن شناوری اصلی
1-4-4- زیردریایی در زیر آب
1-4-5- عوامل و ارکان شناوری
1-4-6- عوامل و ارکان وزن
1-4-7- مخازن شیب و جبران وزن
1-4-8- مخازن ویژه
1-4-8-1- مخازن جبران وزن سلاح
1-4-8-2- مخازن D
1-4-8-3- مخزن Q
1-4-8-4- مخازن حفظ عمق در حالت سکون
1-5- تعادل هیدرواستاتیکی
1-5-1- پایداری زیر آب
1-5-2- پایداری در سطح آب
1-6- مرور
فصل دوم: نسبت وزن به حجم در زیردریایی
2-1- هدف
2-2- اهمیت چگالی
2-3- وزن
2-3-1- کنترل و ارزیابی وزن زیردریایی
2-4- حجم
2-4-1- روشهای در نظر گرفتن مقادیر ذخیره و ضریب اطمینان
2-4-2- مقادیر اضافی (ذخیره) در تعیین حجم
2-5- عوامل تعیین کننده ابعاد زیردریایی
2-6- محل نصب تجهیزات
2-7- بدنه کاذب (روکش بیرونی)
2-8- مواد سازهای بدنه فشار
2-9- مرور
فصل سوم: سازه ی زیردریایی
3-1- مقدمه
3-2- نیازهای عملیاتی زیردریایی در عمق آب
3-3- شکل بدنه فشار (بدنه زیردریایی)
3-4- تغییر شکل الاستیک پوسته
3-5- تغییر شکل کمانش پوسته
3-6- سایر روش های شکست و تخریب
3-7- سازه های تقویت کننده داخلی
3-8- منافذ بدنه فشار
3-8-1- اثر ضربۀ ناگهانی
3-9- ساخت سازه ها
3-10- خستگی
3-11- انتخاب مواد
3-12- سایر سازه‌ها
3-12-1- دیواره‌ها
3-12-2- مخازن داخلی که در معرض فشار آب دریا هستند
3-12-3- مخازن شناوری اصلی خارجی
3-12-4- سایر سازه های بدنه
3-13- روبناسازی
3-14- خلاصه ای از فلسفه طراحی سازه ای
3-15- کمانش پوسته ما بین فریم ها
فصل چهارم: تولید قدرت در زیردریایی
4-1-مقدمه
4-2- بیان نیازها
4-2-1- مقاومت در برابر حرکت
4-2-1-1- نیروی مقاوم زیرآبی
4-2-1-2- مقاومت در سطح آب
4-3- سیستم رانش
4-3-1- بازدهی پیشرانش
4-4- سایر پروانه ها
4-5- سایر وسایل پیش برنده
4-5-1- وسایل نقلیه دارای سیستم های پیش برنده
4-6- الزامات طراحی سیستم رانش
4-6-1- تعیین اندازه سیستم پیشران
4-6-1-1- موتورهای پیشران
4-6-1-2-باطری ها
4-6-1-3-دیزل ژنراتورها
4-6-1-4-سوخت
4-7- قدرت هسته ای
4-8- باطریهای با ظرفیت بالا
4-9- سیستمهای قدرت مستقل از هوا
4-10- الزامات طراحی سیستم تولید قدرت
فصل پنجم: شکل هندسی و جانمایی ها
5-1- مقدمه
5-2- عوامل تعیین کننده قطر بدنه
5-3- جانمایی های داخلی
5-4- برخی ملاحظات و جزئیات طراحی
5-4-1-نصب سیستمهای صوتی یا سونار:
5-4-2- نصب لوله های اژدر (اژدرافکن ها)
5-4-3- ملاحظات بیشتر در مورد جانمایی قسمت سینه
5-4-4- اتاق فرمان
5-4-5- محل استراحت پرسنل
5-4-6- قسمت نصب باطری ها
5-4-7- قسمت های سیستم پیشران
5-5- مرور
نتیجه گیری
منابع

 
فهرست اشکال
عنوان
شکل 1-1: محدوده مشترک در شاخص های مختلف طراحی
شکل 1-2: اجزاء مختلف طراحی مکمل یکدیگر هستند
شکل 1-3: هرم طراحی
شکل 1-4: مقایسه حجم بدنه داخل آب کشتی و زیردریایی
شکل 1-5: نمودار پایداری عرضی در سطح اب و زیر آب
شکل 1-6: حجم های آزاد آبگیر در زیر دریایی در شرایط سطحی و زیرسطحی
شکل 1-7: جانمایی مخازن شناوری اصلی (MBT)
شکل 1-8: موقعیت شیرهای تهویه و بگیری
شکل 1-9: شناوری مثبت
شکل 1-10: روش حفظ تعادل طولی زیردریایی
شکل 1-11: سیستم های شیب و جبران وزنی
شکل 1-12: تغییرات M,B,G در انتقال بین سطح آب و زیر آب
شکل 2-1: مقدار حجم جابجایی و وزن
شکل 2-2: استفاده از وزنه های تعادل در زیردریایی
شکل 3-1: شکلهای ایده آل بدنه زیردریایی
شکل 3-2: شکلهای قدیمی بدنه زیردریایی
شکل 3-3: ناسازگاری تغییر شکلها تحت فشار
شکل 3-4: بدنه سخت با قطر متفاوت
شکل 3-5: کمانش استوانه ای تقویت نشده
شکل 3-6: روش شکست استوانه تقویت شده با فریم های حلقوی
شکل 3-7: نمودار بررسی طراحی با ضریب ایمنی بالا براساس اطلاعات موجود
شکل 3-8: حالات مختلف توزیع و تمرکز تنش در اتصالات
شکل 3-9: کمانش و تخریب فریم ها
شکل 3-10: کمانش بخش های کروی شکل ( گنبدی)
شکل 3-11: تقویت داخلی بدنه
شکل 3-12: تنش های نسبی در محل منافذ بدنه
شکل 3-13: مثالی از یک بدنه بزرگ به صورت باز
شکل 3-14:عمقهای عملیاتی بدنه فشار کروی (وزن برابر 50 درصد شناوری است)
شکل 3-15: تقویت کننده های دیواره های عرضی
شکل 3-16: اتصالات ریخته گری شده
شکل 4-1: شکل های مختلف بدنه
شکل 4-2: تغییرات نسبت طول به عرض زیردریایی در سالهای مختلف
شکل 4-3: نمونه ای از نمودار ضریب مقاومت بدنه زیردریایی در سطح آب
شکل 4-4: منحنی نسبت سرعت به قدرت زیردریایی در حالات سطح آب و زیر آب
شکل 4-5: اثرات زاویه دم مخروطی روی اثر ویک
شکل 4-6: اثرات زاویه دم مخروطی روی کاهش تراست
شکل 4-7: تغییرات محیطی اثر ویک
شکل 4-8: پروانه تک محوری
شکل 4-9: سیستم رانش دو پروانه ای سبیه کشتی
شکل 4-10: انواع مختلف پروانه
شکل 4-11: حالات مختلف نصب کانال (داکت) حول پروانه در قسمت پاشنه
شکل 4-12: انواع سیستم پیشران دو پروانه ای( که شبیه کشتی نمی باشد)
شکل 4-13: اجزاء مختلف سیستم پیشران در داخل بدنه
شکل 5-1: نمونه های مختلف کلی معماری سطح مقطع بدنه سخت
شکل 5-2: جانمایی های مختلف اجزاء داخل بدنه
شکل5-3: نمونه ای از جانمایی قسمت سینه زیر دریایی
شکل 5-4: طراحی از یک زیردریایی دیزل – الکتریک پیشرفته
شکل 5-5: محل ذخیره باطری ها
شکل 5-6: جانمایی مختلف داخل زیردریایی

مقدمه

زیردریایی یک وسیله‌ی نقیله شناور است که می‌تواند در زیر سطح آب حرکت کند و به ژرفاهایی برسد که غواصان به آن دسترسی ندارند. زیردریایی ممکن است از نوع غیرنظامی (علمی یا گردشگری) باشد یا از نوع نظامی. زیردریایی‌های نظامی با زرادخانه‌ای از جنگ‌افزارها، به ویژه اژدر و موشک مسلح شده‌اند. پیشرفت بزرگ در ساخت زیردریایی‌ها معرفی انرژی هسته‌ای به این عرصه بود که باعث شده تا شعاع عمل زیردریایی‌های هسته‌ای به‌طور قابل توجهی افزایش پیدا کند.
زیردریایی‌های هسته‌ای با داشتن برق کافی برای ایجاد اکسیژن از الکترولیز آب دریا دیگر نیاز به بالا آمدن منظم و مکرر به سطح آب را ندارند و بنابراین بدون نیاز به سوخت‌گیری قادرند تقریباً به طور نامحدود در زیر آب دریا بمانند. تنها محدودیت تامین تجهیزات مصرفی خدمه هم‌چون مواد غذایی، آب شیرین و لوازم بهداشتی و غیره‌است. انرژی هسته‌ای گران است و بنابر این ارائه و کاربرد آن تنها برای زیردریایی‌های نظامی محفوظ می‌باشد.
بدنه زیردریایی‌ها دارای یک حفره طولی است که می‌تواند با هوا یا آب پر شود. برای فرورفتن در آب مخازنی را در بدنه با آب پر می‌کنند و برای بازگشت به سطح آب هوای فشرده‌ای که در مخازن تحت فشار قرار دارد رها شده و مخازن را پر از هوا می‌کند. پروانه‌های زیردریایی توسط هواپیماهای آب‌نشین به بدنه وصل می‌شوند.

طراحی کلی

در این پروژه تلاش می¬کنیم تا جوانب مختلف که در طراحی زیردریایی¬ها مهم هستند را بیان کنیم، البته طراحی زیردریایی خود یکی از فعالیت¬های بی¬شمار طراحی مهندسی است و موضوعاتی وجود دارند که در همه طراحی¬ها عمومیت دارند.
قبل از پرداختن به جنبه¬های خاص طراحی زیردریایی، به نظر می¬رسد، معرفی جنبه¬های عمومی¬تر و نشان دادن نحوه ارتباط آنها با طراحی زیردریایی در این فصل، ارزشمند باشد.
1-2- اهداف طراحی
از آنجائیکه شاخص¬های مورد استفاده در طراحی می¬تواند بسیار با یکدیگر متفاوت باشد، لذا پیشنهاد می¬کنیم سه عاملی که در همه طراحی¬ها در نظر گرفته می¬شود و به عنوان اصول طراحی هستند، مد نظر قرار گیرند:
الف- تولید با اهداف کاربردی خریدار یا کاربرد را برآورده کند.
ب- طراحی باید با توجه به فناوری¬های در دسترس و مواد و منابع موجود انجام گیرد.
ج- هزینه آن باید از نظر خریدار قابل قبول باشد.
عناوین بیان شده بر یکدیگر اثر داشته و وابسته هستند و در مواقعی ممکن است با یکدیگر مغایر باشند. در برخی شرایط و با توجه به درجه اهمیت، طراحی یک عامل بر دیگر عوامل تقدم می¬¬یابد و معیار طراحی واقع می¬شود.
در مواردی که مشخصه¬های فنی و عملیاتی طرح بسیار حائز اهمیت است، تنها طرحی مطلوب است که قادر باشد به تمام نیازهای کاربردی، جامۀ عمل بپوشاند. در چنین شرایطی خریدار باید آمادگی پرداخت هزینه را داشته باشد و سرمایه¬گذاری لازم برای فراهم آوردن فناوری و منابع مورد نیاز در اجرای طرح فراهم شود.

این پایان نامه با آیین نامه نحوه نگارش و تدوین پایان نامه تهیه شده و آماده ارائه میباشد.