انتخاب بهینه پایدارساز برای شناورهای تندرو و تعیین ابعاد بهینه آن

با توجه به گسترش روزافزون استفاده از شناورهای تندرو در کاربردهای نظامی و غیر نظامی، حفظ تعادل و پایداری این دسته از شناورها در مقابله با تلاطم امواج، همواره یکی از مباحث مهم به شمار می رود. مهم ترین اثرات تلاطم امواج دریا بر روی این دسته از شناورها، در قالب ایجاد نوسان های اجباری در جهت رول و پیچ شناور نمایان می شود که این موضوع با حساسیت بیشتری در شناورهای نظامی، از دو دیدگاه راحتی خدمه و امکان استفاده ی بهینه از تسلیحات، قابل بیان و ارزیابی است. در این راستا انتخاب یک سامانه ی پایدارساز مناسب به منظور کنترل رول و پیچ در شناورهای نظامی که مجهز به تسلیحات گوناگون برای دفاع و حمله در شرایط اضطراری می باشند، از اهمیت به سزایی برخوردار است. در این پژوهش با در نظر گرفتن ویژگی های منحصر به فرد شناورهای تندرو اقدام به انتخاب یک سامانه ی پایدارساز بهینه برای این گروه از شناورها شده است. برای این که بتوان به انتخابی جامع دست یافت، مشخصه های اساسی از منظر شرایط دریا و شرایط شناور مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است و پس از امتیازدهی هر مشخصه (با توجه به اهمیت وزنی آن) انتخاب بهینه صورت پذیرفته است. با توجه به نتایج به دست آمده، جایروهای ضد غلتش به عنوان بهترین گزینه برای کاهش غلتش شناورهای تندرو انتخاب گردید. جایروی ضد غلتش بر مبنای مفاهیم ژیروسکوپی و با استفاده از ممان حاصل از فلایویل، گشتاوری مخالف با گشتاور موج ایجاد می کند و جلوی رول ناخواسته ی شناور را می گیرد. نخستین گام در طراحی جایروی ضد غلتش، طراحی فلایویلی است که با توجه به گشتاور حاصل از امواج دریا و سرعت زاویه ای موج، گشتاور مناسبی را برای کاهش غلتش شناور اعمال نماید. با توجه به این که گشتاور بازگرداننده ی جایرو رابطه ی مستقیمی با ممان اینرسی جرمی فلایویل دارد، برای افزایش گشتاور بازگرداننده، باید یک فلایویل با ممان اینرسی بالا برگزید؛ در مقابل، افزایش ممان اینرسی، باعث افزایش جرم فلایویل نیز می شود؛ لذا انتخاب هندسه ی بهینه ی فلایویل به شکلی که در کنار سبکی دارای ممان اینرسی بالایی نیز باشد از اهمیت به سزایی برخوردار است. از طرفی دیگر، ممان اینرسی به توزیع جرم نیز وابسته است. بر این اساس، ابتدا چند هندسه در جرم یکسان پیشنهاد می شود و بر اساس ممان اینرسی ایجاد شده، بهترین هندسه انتخاب می شود. در ادامه با در نظر گرفتن شرایط امواج خلیج فارس، از الگوریتم ژنتیک چندهدفه با مرتب سازی نامغلوب برای بهینه سازی ابعاد هندسه ی فلایویل استفاده شده است؛ به طوری که ابعاد به دست آمده برای هندسه ی فلایویل، کم ترین جرم و بیشترین ممان اینرسی را تولید کند. در انتها، نیز تاثیر جایرو بر زاویه ی هیل و شعاع دور زدن شناور مدل مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که استفاده از جایروی ضد غلتش، باعث افزایش 12 درصدی زاویه ی هیل و کاهش 31 درصدی شعاع دور زدن شده است.