بررسی عددی و تجربی استحکام سازه‌ای کف پهپاد آب‌نشین هنگام برخورد با سطح آب

نوع مقاله : طرح پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشگر، دانشگاه جامع امام حسین (ع)

2 استادیار، دانشگاه جامع امام حسین (ع)

چکیده

در این مقاله شبیه‌سازی تئوری و تجربی استحکام سازه کف پهپاد آب‌نشین در فاز فرود بر روی سطح آب مورد مطالعه قرارگرفته است. در طراحی پرنده آب‌نشین محاسبه مقاومت سازه‌ای در مقابل ضربه حاصل از سطح آب به آن دارای اهمیت ویژه می‌باشد. در ابتدا برخورد کف پهپاد با سطح آب با استفاده از روش المان محدود، شبیه‌سازی عددی تداخل سازه با سیال(تحلیل دوفازی) شده است. سپس با انجام یک مطالعه تجربی با سرعت متغیر نتایج حاصل از حل عددی و آزمایش تجربی مورد مقایسه و ارزیابی قرارگرفته است. از مقایسه نتایج و نمودارهای به‌دست‌آمده از روش عددی با آزمایش تجربی مشاهده گردید که پرتاب سقوط آزاد پرنده بر سطح آب می-تواند شبیه‌سازی بحرانی‌ترین حالت برای فرود باشد. نتایج نشان می‌دهد که افزایش ارتفاع نزول و سرعت وسیله هنگام برخورد با سطح آب، بیشترین گرادیان کرنش را در راستای محور عمود بر کف پرنده آب‌نشین و کمترین تغییرات را در راستای محور مماس با سطح آب به وجود می‌آورد. مطابق داده‌های حاصل از معیارهای گسیختگی تسای هیل و تسای وو برای حل عددی و آزمایش تجربی، مقادیر تنش و استحکام سازه کف پرنده در محدوده مجاز طراحی قرار دارند.

کلیدواژه‌ها


[1] Federal Aviation Requirements (FAR), Part 23-473, 2001.
[2] بررسی اثرات ناشی از ضربه در سازه‌های ساندویچی شامل نشستن پرنده‌ها روی آب-سید مصطفی حسینی طباطبایی-مرکز نهاب دانشگاه جامع امام حسین(ع).
[3] خسروی م (1385) محاسبه توزیع فشار زیر بدنه یک شناور پرنده هنگام فرود. هشتمین همایش صنایع دریایی.
[4] Santoro N, Begovic E, Bertorello C, Bove A, De Rosa S, Franco F (2014) Experimental study of the hydrodynamic loads on high speed planing craft. International Symposium on Dynamic Response and Failure of Composite Materials, DRaF.
[5] Pesce CP, Casetta L (2003) The free surface hydrodynamic impact problem: A brief review on asymptotic solutions and experiments with a hemisphere. 17th International Congress of Mechanical Engineering.
[6] Bird I (2013) hydrodynamic impact analysis and testing of an unmanded aerial. Embry-Riddle Aeronautical University.
[7] Hassoona OH, Tarfaouia M, El Malki Alaoui A (2017) An experimental investigation on dynamic response of composite panels subjected to hydroelastic impact loading at constant velocities. Eng Struct 153: 180-190.
[8] Peseux B, Gornet L, Donguy B (2017) Hydrodynamic impact: Numerical and experimental investigations. J Fluid Struct 21(3): 277-303
[9] Sell C (2011) Validation of seaplane impact load teory and structural analysis of the martin 270. B.S., University of New Orleans.
[10] Yan GX, Pan G, Shi Y, Chao LM, Zhang D (2018) Experimental and numerical investigation of water impact on air-launched AUVs. Ocean Eng 167:156-168
[11] مکانیک سازه‌های مرکب-تألیف دکتر سید محسن محسنی شکیب-انتشارات دانشگاه امام حسین(ع).
[12] عرفانیان م، مقیمان م (1394) مطالعه عددی و آزمایشگاهی مسئله ورود یک پرتابه به آب و بررسی اثر سرعت برخوردبرزمان و عمق جدایش حباب. مجله مهندسی مکانیک مدرس 60-53 :(2)15.