سازه های فراساحلی و تحلیل برخورد کشتی با آنها

همزمان با گسترش و توسعه حمل دریایی، نیاز به ساخت تاسیسات و سازه های گوناگون در اطراف ساحل و حتی نقاط دور از ساحل شدت گرفت. یکی از اهداف تاسیسات فراساحلی، بهره مندی از منابع نفت و گاز اعماق دریاهاست. هدف دیگر این تاسیسات، ایجاد امکان خدمت رسانی به وسایل نقلیه دریایی در بین مسیر از جمله ایجاد امکان تخلیه بار و تخلیه تجهیزات کشتی هاست. از آنجا که همواره امکان برخورد فیزیکی میان این سازه ها و شناورهای دریایی وجود دارد، لازم است این برخوردها تحلیل و بررسی شوند. در ادامه این مقاله انواع سازه های فراساحلی را شرح داده ایم و برخورد کشتی با این سازه ها را مختصرا تحلیل کرده ایم. برای آشنایی بیشتر با مفاهیم ذکرشده تا انتهای مقاله با ما همراه باشید.

لیست مطالب

سازه های فراساحلی چه نوع سازه هایی هستند؟

سازه های دریایی به طور کلی در دو دسته ساحلی و فراساحلی جای می گیرند. سازه های ساحلی در اطراف ساحل و سازه های فراساحلی در مناطق دور از ساحل ساخته می شوند که مورد بحث ما در این مقاله سازه های فراساحلی هستند. این سازه ها شامل برج های انتقال امواج ماکروویو و تولید انرژی، سکوهای نفت و گاز و فرآورده های هیدروکربری و… می باشند که در اعماق متغیر دریا بنابر نوع کاربرد ساخته می شوند.

سکوها از مهمترین سازه های فراساحلی هستند که به جهت استخراج و تولید نفت و گاز طبیعی از اعماق دریاها ساخته می شوند. فرآیند ساخت آنها به این صورت است که در ابتدا در منطقه مورد نظر برای حفر چاه های اکتشافی از دکل های شناور استفاده می شود. در صورتی که عملیات با موفقیت انجام شود، نسبت به ساخت سکوی دائمی اقدام می شود.

عواملی که در مورد فشارهای وارده به سکوهای فراساحلی باید مورد توجه قرار بگیرند عبارتند از:

بارهای مربوط به شرایط آب و هوایی (فشار امواج و بادها)
بارهای مربوط به حمل و نقل و جابه جایی

سازه‌های فراساحلی به منظور اطمینان از حداکثر ایمنی از نظر فرسایش‌های دینامیکی و مرور زمان با در نظرگرفتن ‌اطلاعات موجود از وضعیت آب و هوائی و امواج طی ۵۰ تا ۱۰۰ سال گذشته طراحی می‌شوند.

یکی از شاخه های رشته مهندسی دریایی، تاسیسات فراساحلی است که به طراحی و ساخت و نصب سازه ها، دور از ساحل و در آبهای عمیق می پردازد. این سازه ها شامل سکوهای نفتی، سکوهای تفریحی، پایانه‌های فراساحلی، سکوهای بادی و خطوط لوله کف دریا در آب‌های عمیق می شوند و جزو پیشرفته ترین موضوعات مهندسی به شمار می آیند.

امروزه تحقیقات زیادی در زمینه های گوناگون سازه های فراساحلی مانند موضوع خستگی سازه ها تحت فشار ناشی از موج و جریانات دریایی در حال انجام هستند.

آیین نامه‌های مخصوصی که امروزه در طراحی سازه‌های فراساحلی مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از:

API
DNV
NOBLE DENTON

انواع سازه های فراساحلی

به طورکلی سازه های فراساحلی را می توان به دو دسته تقسیم کرد:

سازه های فراساحلی نرم

تغذیه ساحل (‌Beach Nourishment) یا احیاء ساحل رایج‌ترین روش نرم جهت تثبیت سواحل محسوب می‌شود. تغذیه مصنوعی ساحل عبارت است از انتقال و ریختن ماسه بر روی ساحل و پخش و هموار سازی مناسب آن. هدف از تغذیه ساحل، مسائلی همچون احداث تفریحگاه ساحلی، حفاظت در برابر طوفان با کاهش انرژی موج‌ و احداث ساحل مصنوعی‌ در اثر طوفان است. سازه های نرم در موضوع مهندسی سواحل، عبارت است از به کارگیری عملیاتی همچون تغذیه ساحل با استفاده از مصتاح طبیعی بستر دریا و امثال آن.

سازه های فراساحلی سخت

به سازه هایی که پس از فرسایش ساحل در یک منطقه، به منظور پیشگیری از فرسایش بیشتر و جلوگیری از حرکت و فرار ماسه در طول خط ساحل مورد استفاده قرار می گیرند، سازه های سخت می گویند. ساخت این سازه ها سبب تثبیت نسبی خط ساحلی در طولانی مدت می شود.

سازه های فراساحلی سخت خود شامل دو دسته اند:

دسته اول شامل سازه هایی مانند دیوار ساحلی است که به طور مستقیم مانع فرسایش ساحل می شوند. این پیشگیری با سخت سازی و تغییر ساختار باعث حفاظت ساحل از حرکت ماسه در طول خط ساحلی صورت می گیرد.
دسته دوم سازه‌هایی که به صورت هیدرولیکی مانع از حرکت ماسه و تغییر شکل ساحل می‌شوند‌، مانند آب شکن‌ها‌، جتی‌ها و موج شکن‌های جدا از ساحل‌، دسته دوم عموماً باعث فرسایش مجدد در پایین دست خود می‌شوند.

کاربرد سازه های فراساحلی

سازه های فراساحلی به منظور دسترسی به اهداف مختلفی ساخته می شوند که برخی از مهمترین آنها عبارتند از:

اکتشاف و استخراج نفت و گاز
فرایند تولید
لوازم مورد نیاز محل سکونت
پل‌ها و راه‌های ارتباطی
بارگیری و تخلیه تجهیزات کشتی ها

تحلیل برخورد کشتی با سازه‌های فراساحلی

سازه های دریایی که در ابتدای مقاله به شرح مفصل آن پرداختیم، چه در هنگام نصب و چه در زمان استفاده و بهره برداری، همواره در معرض خطر برخورد با وسایل نقلیه و شناورهای دریایی از جمله کشتی ها هستند. در برخوردهایی جزئی که با سرعت کم روی می دهند، ضربه وارده که نوعی انرژی جنبشی به شمار می آید به صورت ارتعاش الاستیک در سازه مورد تصادف جذب شده و آسیب جدی متوجه آن نمی شود. در صورتیکه برخورد صورت گرفته، از نوع شدید باشد ارتعاش الاستیکی سازه مورد تصادف در جذب انرژی جنبشی وارده در اثر ضربه کافی نبوده و این انرژی جنبشی به صورت تغییر شکل های خمیری اعضای کشتی یا سازه مورد تصادف جذب می شود. در این گونه موارد اثر دینامیکی قابل توجه است و معادله حرکت کشتی و سازه مورد تصادف باید به صورت همزمان و دینامیکی حل شود.

در پدیده برخورد‌، سازه فراساحل انرژی برخورد را به شکل‌های زیر جذب می‌کند:

فرورفتگی بدنه عضو مورد تصادف؛
خمش ‌الاستوپالستیک عضو مورد تصادف؛
تغییر شکل محوری االاستوپالستیک؛
ابراز جاذب انرژی (‌فندرها‌)، در صورت استفاده؛
تغییر شکل کلی سازه که به صورت جانبی است؛
فرورفتگی در بدنه کشتی.

در شیوه معمول جهت بدست آوردن پاسخ سازه مورد تصادف و بررسی کفایت آن در برابر ضربه صرفاً انرژی جذب شده در بخش فرورفته عضو مورد تصادف لحاظ می شود و مابقی سازه تحت اثر نیروهای انتهایی عضو مورد تصادف به صورت خطی تحلیل می‌شود‌. از معایب عمده این روش در نظر نگرفتن رفتار غیرخطی اعضای مجاور عضو مورد تصادف و لحاظ نکردن سایر تغییر شکل‌هایی است که در جذب انرژی مشارکت دارند‌.

برای بهره‌مندی از مشاوره رایگان ترخیص کالا با متخصصان ترخیص‌کار و همکاری با شرکت سلطان یاقوت می‌توانید با شماره‌های زیر تماس حاصل بفرمایید: