• دریایی, نفت و گاز

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

با بررسی دقیق تاریخچه ی حوادث به وجود آمده در محیط دریا وسازه های دریایی، می‌توان از وقوع مجدد آن حوادث که بعضا آسیب های جبران ناپذیری را به شرکت ها و افراد وارد کرده جلوگیری کرد.یکی از این موارد، پدیده ی انفجار زیر آب و تاثیر آن بر سازه های دریایی است.

پدیده انفجار زیر آب یا  UNDEX و تاثیرات آن بر سازه های 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 اقیانوس ها می شد، در سال 1992م، IMO قانونی تصویب کرد که بر اساس آن، تمام تانکرها باید تا ژانویه 2014 دوبدنه ساخته شوند.

این قانون اهمیت نگاه دقیق تر به طراحی صحیح سازه های دریایی با قابلیت اطمینان بالا را گوشزد می کند.

نمونه ای از یک سازه دریایی

انفجار زیر آب UNDEX چیست و په پارامترهایی دارد

انفجار زیرآب پدیده ای شیمیایی است که در جریان آن بدلیل واکنش های شیمیایی ماده منفجره زیر سطح آب منفجر می شود. 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 می گیرد. در صورتی که سرعت این موج بیشتر از سرعت صوت شود، به آن موج شوک می گویند.

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 می دهد به دلیل ویژگی های آب متفاوت است. آب نسبت به هوا دارای چگالی بسیار بیشتری (حدود 1000 برابر) است که این موجب تحرک سخت تر آب نسبت به هوا می شود (اینرسی بالاتر).

از طرفی آب نسبت به هوا تراکم ناپذیرتر است. یعنی باید در فشار حدود 100 اتمسفر (حدود 10 مگاپاسکال) قرار گیرد تا متراکم شده و چگالی اش افزایش یابد. از این رو، مقدار کمتری از انرژی انفجار را جذب می کند. این دو مورد موجب شدیدتر شدن انفجار زیرآب نسبت به انفجار در هوا می شود.

بدلیل آنکه انفجار زیرآب موجب اختلاف فشار و سرعت می شود معمولا کاویتاسیون در مرز جسم جامد و سیال و همچنین سطح آب شکل می گیرد. بررسی اثر کاویتاسیون در هنگام انفجار زیرآب، مساله ای 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 سازه های دریایی در جنگ دریایی

کاربرهای مثبت و منفی پدیده ی انفجار زیرآب UNDEX

این پدیده بیشتر در جنگ های دریایی دیده می شود. زیرا انفجاری که در زیر آب و در نزدیکی کف شناور رخ می دهد به مراتب بسیار مخرب تر 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 می گیرد. 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 می شود.

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 می باشند. از این رو بهترین راه برای بررسی این پدیده، استفاده از نرم افزارهای اجزای محدود FEA است.

نرم افزار های آباکوس (Abaqus) و ال اس داینا (LS-Dyna) امکان شبیه سازی این پدیده را برای کاربران فراهم کرده اند.

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

روش های 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.