Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmoud Farzin,Alireza Fadaei Tehrani
محمود فرزین (استاد مشاور) علیرضا فدائی تهرانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Nima Nahvi
نیما نحوی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Design of Subsea Electrochemical Drilling System and Simulation of Process by Finite Elements Method
:The main objective of subsea cutting and drilling is removal or displacement of structures that are disabled and have sunk under the sea. The choice of method is influenced by the specific structure configuration (shape, water depth, weight) and available equipment. Electrochemical drilling processes are a relatively recent development arising from the need to drill very hard materials at economic rates. Metals of any hardness is removed by anodic dissolution in an electrolyte, in a process which may be regarded as reverse electroplating and Electrolysis laws are the base of this process. Electrochemical drilling (ECD) is a nonconventional machining method which can be used for subsea operations in which seawater is used as electrolyte. Subsea electrochemical drilling may be used for making a large diameter hole in one step without tool wear. In this study, a designed mechanism is presented to make a hole with a diameter of 30 centimeters and a thickness of 5 cm under the sea. Tool feed system, clamping type, gap size control system, slug holder and how to inject electrolyte to the region of the machining process are what have been considered in the design. Several kinds of gap size control system was studied and current based control system was chosen. This control system monitors electrical current magnitude and modifies feed rate position by sending signal to hydraulic circuit. This design was modified for drilling a curved hole on the subsea structures. Finite element method (FEM) was used for electrochemical drilling simulation and its formulas was extracted based on Laplace equation. Comsol multiphysics software was applied for process simulation. Effects of tool thickness, edge radius and tool feed rate were investigated. The machining parameters were proposed in order to increase of material removal rate and for the assurance of process feasibility under the sea. Keywords: Subsea drilling, electrochemical drilling, finite element method, Comsol, curved hole
سوراخ کاری و برش کاری در زیرِ دریا برای جابه جاییِ سازه هایی که از کار افتاده اند کاربرد وسیعی دارند. سوراخ کاری الکتروشیمیایی روشی است که با استفاده از آب دریا به عنوان الکترولیت می تواند بدون سایش ابزار در یک مرحله سوراخ با ابعاد گوناگون را ایجاد کند. سازوکارِ این روش براساس قوانین الکترولیز است. در این پژوهش طرحی برای ایجاد سوراخی به قطر cm30 و ضخامت cm5 در زیرِ دریا ارائه شده است. سیستم پیشروی، نوع گیره بندی، سیستم کنترل اندازه ی گپ، نگهدارنده ی زائده ی سوراخ و چگونگی تزریق الکترولیت به ناحیه ی ماشینکاری از مواردی هستند که در طراحی بررسی و ارائه شده اند. برای شبیه سازی فرآیند ماشینکاری الکتروشیمیایی معادلات اجزاء محدود استخراج و فرآیندِ الکتروشیمیایی در نرم افزار کامسول شبیه سازی شده است. تاثیر ضخامت و شعاع لبه ی ابزار و مقدار پیش روی با استفاده از سه الگوی تحلیل الکتروشیمیایی، سیالاتی و تنش-کرنش بررسی شده است و برای انتخاب این پارامترها، نتایج بررسی شده اند تا عملی بودن فرآیند تضمین شود و هم چنین سرعت ماشینکاری افزایش پیدا کند. برای اعتبارسنجیِ مدل استفاده شده، آزمایش های دیگر مراجع شبیه سازی شده و نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج آزمایش مقایسه شده اند. در انتهای پژوهش تعمیمِ طرح سوراخ کاری الکتروشیمیایی برای ایجاد سوراخی با مسیر خمیده نشان داده شده است. کلمات کلیدی: سوراخکاری زیرِ دریا، سوراخ کاری الکتروشیمیایی، روش اجزاء محدود، کامسول، سوراخ خمیده

ارتقاء امنیت وب با وف بومی