پدیده انفجار زیر آب UNDEX در آباکوس و تاثیر بر سازه های دریایی

• دریایی, نفت و گاز

پدیده انفجار زیر آب UNDEX در آباکوس و تاثیر بر سازه های دریایی

با بررسی دقیق تاریخچه‌ی حوادث به وجود آمده در محیط دریا وسازه‌های دریایی، می‌توان از وقوع مجدد آن حوادث که بعضا آسیب‌های جبران‌ناپذیری را به شرکت‌ها و افراد وارد کرده جلوگیری کرد.یکی از این موارد، پدیده‌ی انفجار زیر آب و تاثیر آن بر سازه‌های دریایی است.

پدیده انفجار زیر آب UNDEX و تاثیرات آن بر سازه‌های دریایی در نرم افزارهایی از قبیل آباکوس (ABAQUS) و ال اس داینا (LS-DYNA) قابل مشاهده و شبیه سازی است.

به طور مثال درگذشته سازه‌ی کف کشتی‌های نفت‌کش، یک جداره ساخته می‌شد. اما با توجه به آمار بالای تصادفات صد سال گذشته نفت‌کش‌ها و نشت مقدار زیادی نفت و دیگر مشتقات آن در دریاها که باعث تخریب و از بین رفتن اکوسیستم جانوری دریاها و اقیانوس‌ها می‌شد، در سال 1992م، IMO قانونی تصویب کرد که بر اساس آن، تمام تانکرها باید تا ژانویه 2014 دوبدنه ساخته شوند.

این قانون اهمیت نگاه دقیق‌تر به طراحی صحیح سازه‌های دریایی با قابلیت اطمینان بالا را گوشزد می‌کند.

نمونه ای از یک سازه دریایی

انفجار زیر آب UNDEX چیست و په پارامترهایی دارد

انفجار زیرآب پدیده‌ای شیمیایی است که در جریان آن بدلیل واکنش‌های شیمیایی ماده منفجره زیر سطح آب منفجر می‌شود. محصول این انفجار گاز بسیار داغ (حدود 3000 درجه سانتیگراد) همراه با فشار بالا (14 تا 28 مگاپاسکال) است. درهنگام انفجار موجی به نام موج فشار شکل می‌گیرد. در صورتی که سرعت این موج بیشتر از سرعت صوت شود، به آن موج شوک می‌گویند.

شبیه سازی انفجار زیر آب UNDEX

تفاوت انفجار زیرآب با انفجار سطح زمین از نظر قدرت تخریب

انفجار زیرآب با انفجاراتی که در سطح زمین رخ می‌دهد به دلیل ویژگی‌های آب متفاوت است. آب نسبت به هوا دارای چگالی بسیار بیشتری (حدود 1000 برابر) است که این موجب تحرک سخت‌تر آب نسبت به هوا می‌شود (اینرسی بالاتر).

از طرفی آب نسبت به هوا تراکم‌ناپذیرتر است. یعنی باید در فشار حدود 100 اتمسفر (حدود 10 مگاپاسکال) قرار گیرد تا متراکم شده و چگالی‌اش افزایش یابد. از این رو، مقدار کمتری از انرژی انفجار را جذب می‌کند. این دو مورد موجب شدیدتر شدن انفجار زیرآب نسبت به انفجار در هوا می‌شود.

بدلیل آنکه انفجار زیرآب موجب اختلاف فشار و سرعت می‌شود معمولا کاویتاسیون در مرز جسم جامد و سیال و همچنین سطح آب شکل می‌گیرد. بررسی اثر کاویتاسیون در هنگام انفجار زیرآب، مساله‌ای است که توسط محققان زیادی بررسی شده است. اثرات انفجار زیرآب به عوامل مختلفی مثل عمق انفجار، عمق آب، جنس ماده منفجره و … وابسته است.

پدیده ی انفجار زیر آب و آسیب بر سازه‌های دریایی در جنگ دریایی

کاربرهای مثبت و منفی پدیده ی انفجار زیرآب UNDEX

این پدیده بیشتر در جنگ‌های دریایی دیده می‌شود. زیرا انفجاری که در زیر آب و در نزدیکی کف شناور رخ می‌دهد به مراتب بسیار مخرب‌تر از انفجار با همان اندازه در سطح آب است.

تخریب اولیه سازه با برخورد موج شوک ناشی از انفجار در ابتدا، و در ادامه، با برخورد حجم زیادی از آب و حباب تولید شده شکل می‌گیرد. درصورتی که ماده منفجره به اندازه کافی بوده و درست در زیر شاه تیر اصلی (Keel) کشتی منفجر شود منجر به شکست کامل کشتی و در نهایت غرق شدن آن می‌شود.

کاربرد نرم افزارهای آباکوس و ال اس داینا در شبیه سازی این پدیده

برای جلوگیری از صدمات ناشی از انفجار، لازم است طراحی شناور به صورتی باشد که در برابر آن مقاومت کند. آزمایشات تجربی مرتبط با انفجار زیرآب بسیار هزینه بر می‌باشند. از این رو بهترین راه برای بررسی این پدیده، استفاده از نرم‌افزارهای اجزای محدود FEA است.

نرم افزار‌های آباکوس (Abaqus) و ال اس داینا (LS-Dyna) امکان شبیه سازی این پدیده را برای کاربران فراهم کرده‌اند.

روش های شبیه سازی انفجار زیر آب و مزایا و معایب آن ها

روش‌های مختلفی برای شبیه سازی انفجار زیر آب وجود دارد که هر یک مزایا و معایبی دارند. در هنگام شبیه سازی انفجار زیرآب، لحاظ اثر سطح آزاد آب، کاویتاسیون و تشکیل حباب دارای اهمیت است. در صورت هرگونه سوال و درخواست مشاوره با ما تماس بگیرید. در زیر انیمیشن خروجی از نرم افزار شبیه سازی انفجار زیر آب نشان داده شده است.

از اینکه تا انتهای این مقاله ما رو همراهی کردید بسیار سپاسگزاریم.
در پایان اگر نیاز به مشاوره و منتورینگ دارید می توانید از اینجا اقدام نمایید.